Вчені виявили нові хвилі, що рухаються глибоко всередині Сонця, керовані магнітними полями, прихованими далеко під його поверхнею. Це відкриття дає унікальну можливість зазирнути в систему, яка формує сонячну активність і потенційні збурення, що можуть впливати на Землю.
Протягом багатьох років спостережень сонячних коливань дослідники помітили знайомий шаблон, який розщепився несподіваним чином — явище, яке поверхня Сонця сама по собі пояснити не могла. Шраван Ханасоге з Нью-Йоркського університету в Абу-Дабі пов’язав це розщеплення з магнітними полями, схованими під видимою поверхнею.
Глибинне джерело стало очевидним тому, що при аналізі тільки поверхневих шарів сигнал слабшав. Це відкриває нову можливість дослідження глибинної магнітної системи і ставить наступне запитання: як ці приховані поля впливають на хвилі.
Хвилі Сонця у протилежних напрямках
Фізики Сонця називають первісний патерн хвилями Россбі — великими хвилями, які виникають у рідких середовищах під дією обертання. Коли до руху додалася магнітна напруга, вона вплинула на газ і розщепила одну гілку хвилі на дві.
Одна частина продовжила рухатися назад проти обертання Сонця, а друга, сильніша, рухалася вперед разом з обертанням на більших масштабах. Це розщеплення ще не дало відповіді на всі деталі, але підтвердило багаторічні теоретичні передбачення щодо поведінки магнітних полів.
Прихована магнітна система Сонця
Швидкість і напрямок нових хвиль змінювалися під впливом внутрішньої магнітної напруги, що давало ключ до розуміння сонячного динамо — процесу формування і перебудови магнітних полів Сонця.
“Ці хвилі дають унікальний погляд на приховану магнітну систему Сонця”, — зазначив Ханасоге. Вони показують, де виникають великі магнітні плями і як ростуть сонячні цикли.
Глибина має значення
Особливість відкриття полягає у глибині: хвилі простягалися майже на 43 000 миль всередину Сонця. На поверхневих шарах передня гілка фактично зникала, що свідчить про те, що сигнал виникає з глибини, а не є поверхневою аномалією. Для дослідників це рідкісна можливість, адже прямі докази з надр Сонця отримати дуже важко.
Як вдалося зафіксувати хвилі
Щоб помітити патерн, знадобилося понад десять років даних і терпіння. Використовуючи геліосейсмологію — метод аналізу коливань Сонця для дослідження його внутрішніх шарів — команда опрацювала 5 400 днів даних із інструменту Helioseismic and Magnetic Imager.
Наземні дані від Global Oscillation Network Group (GONG) підтвердили виявлену закономірність, дозволивши відокремити слабшу гілку хвиль від шуму.
Слабкі зміщення, сильні сили
Рух хвиль був невеликим: повільна гілка не перевищувала 40% основного сигналу, а слабша — близько 30%. За приблизно 100 днів це давало поверхневі зміщення близько 1 200 миль — менше, ніж великі магнітні регіони. Саме через невеликі амплітуди хвилі важко помітити на поверхні, хоча сильніші рухи існують у глибині.
Що ще невідомо
Слабка гілка була непостійною і не проявлялася в кожен період. Шум, розмиття сигналу і зміни магнітних полів за сонячними циклами ускладнюють точну реконструкцію. Також незрозуміло, як вузьке глибинне поле впливає на глобальні хвилі — наразі двовимірні моделі не дають повної картини.
Прогнозування сонячної активності
Практична мета відкриття — покращити прогнозування сонячних бур. Сонячні збурення впливають на супутники, радіозв’язок та енергетичні системи. Краще розуміння внутрішніх полів допоможе не лише визначати час піків активності, а й знаходити фізичні ознаки, що попереджають про них.
Від Сонця до зірок
Подібні фізичні процеси мають місце і в інших зорях. Магнітні цикли впливають на яскравість, обертання та спалахи зірок. Тому виявлені хвилі можуть стати новим інструментом для вивчення магнітної активності у всьому Всесвіті.
Хвилі не дають повного розв’язання загадки магнетизму Сонця, але відкривають давно шуканий прихований шар. З розвитком моделей та кращими спостереженнями цей сигнал допоможе дізнатися, чи ті ж сили керують іншими зорями.
Дослідження опубліковане в журналі Nature Astronomy.