Используя прибор HMI (Helioseismic and Magnetic Imager), установленный на космической обсерватории НАСА Solar Dynamics Observatory, учёные полностью опровергли предыдущие теории о том, что внутренняя плазма звезды перемещается от экватора до полюса и в обратном направлении – ключевое объяснение функционирования солнечного динамо. Моделирование этой системы также лежит в основе прогнозирования интенсивности солнечных циклов.
Используя SDO, учёные имеют возможность наблюдать за взрывами и вспышками на солнечной поверхности, в результате которых миллионы тонн солнечного материала высвобождаются в космическое пространство, за тёмными областями на Солнце, именуемыми солнечными пятнами, за яркими магнитными петлями, формирующимися в солнечной короне. Именно изменяющийся магнитный поток на Солнце, известный как динамо, и призван объяснить вышеупомянутые наблюдаемые гелиофизиками и астрономами особенности. Эта магнитная система видоизменяется примерно каждые 11 лет, при этом происходит смена магнитной полярности Солнца, которая является неотъемлемой частью пика солнечной активности, именуемого «Солнечным Максимумом».
Полученные не так давно результаты исследований показывают, что вместо простого цикла потока солнечной плазмы, движущегося по направлению к полюсам вблизи поверхности Солнца, а затем обратно к экватору, материал внутри единственной звезды Солнечной системы образует два слоя аналогичных циклов – двухуровневую систему циркуляции.
Результаты проводимых исследований были опубликованы в журнале Аstrophysical Journal Letters 27 августа 2013 года.
Главный исследователь HMI Philip Scherrer из Stanford University, отмечает, что на протяжении многих десятилетий люди были уверены в том, что солнечная активность зависит от направления потока солнечной плазмы внутри звезды. Учёные руководствовались данными, которые стали своего рода постулатами, невзирая на то, что порой они были не совсем логичными.
С середины 1990-х годов исследователи наблюдали за движением внутри Солнца, используя метод, названный гелиосейсмология, в основе которого лежит факт, что элементы солнечной поверхности осциллируют, то есть движутся вверх и вниз с периодичность 5 минут. Такие волны, похожи на сейсмические волны, распространяющиеся под поверхностью Земли во время землетрясений. Проводя мониторинг таких колебаний, учёные собрали информацию о материале, через который проходят волны, о скорости и направлении их движения.
На основании таких наблюдений учёные сделали вывод о том, что материал в Солнце вращается с востока на запад – причём на полюсах намного медленнее, нежели на экваторе. Также было установлено, что материал, перемещаемый от экватора к полюсам, находится в пределах 32 тысяч км от поверхности Солнца. Однако обратный поток – от полюсов к экватору, так и не был обнаружен. Ввиду этого и бытовало убеждение, что «обратный» поток находился значительно ниже, примерно на глубине 200 тысяч км.
По словам гелиосейсмолога Junwei Zhao из Stanford University, учёные использовали такие предположения для описания солнечного динамо, а новые данные свидетельствуют о том, что это было неправильно, ибо установлено, что потоки весьма сильно разнятся между собой.
Zhao и его коллеги на протяжении 2-х лет изучали данные прибора HMI, который кардинально отличается от одного из самых лучших гелиосейсмологических приборов — Michelson Doppler Imager, установленного на борту SOHO (Solar and Heliospheric Observatory). Космический аппарат SOHО проводил регулярные наблюдения за Солнцем в низком разрешении, в высоком всего в течении 2 месяцев на год. А HMI проводит мониторинг Солнца непрерывно, да и к тому же в 16 раз более детально, нежели SOHO.
Используя эти данные, Zhao сравнивал результаты гелиосейсмологии, измеренные на 4 различных высотах в пределах поверхности Солнца, и обнаружил, что результаты полностью несовместимы с бытующей теорией о движения внутреннего солнечного материала. Команда разработала новый способ, который бы позволил согласовать все 4 набора полученных данных.
Новый метод не только помог синхронизировать данные, но и найти давно разыскиваемый экватор внутреннего потока. Команда пришла к выводу, что поток к полюсам действительно проходит вблизи поверхности Солнца, а обратный – вовсе не на глубине. Материал «просачивается» обратно к экватору через середину слоя конвекции. То есть по принципу «матрёшки» — один виток внутри другого.
По словам Zhao, новое открытие имеет чрезвычайно важное значение для моделирования солнечного динамо. Учёный выразил надежду, что полученные его командой результаты исследований позволят по-новому изучить генерацию магнитных полей и солнечного цикла.
Zhao и его коллеги представили абсолютно новую картину внутренних процессов Солнца. Следующий шаг исследователей – выявить, как новая модель согласуется с процессами, происходящими на Солнце.
