Поверхность Солнца танцует. Вынужденные наблюдать этот танец издалека, ученые используют все имеющиеся в их распоряжении инструменты, чтобы искать закономерности и связи, чтобы обнаружить причины этих великих взрывов. Картирование этих закономерностей может помочь ученым предсказать наступление космической погоды, которая летит к Земле от Солнца, мешая коммуникациям и сигналам Глобальной системы определения местоположения (GPS).
Анализ 191 вспышки на Солнце с мая 2010 г., проведенный Обсерваторией солнечной динамики (SDO) НАСА, недавно показал новую фигуру в паттерне: около 15% вспышек имеют отчетливую «позднюю фазовую вспышку» через несколько минут или часов, которая раньше никогда не была полностью соблюдается Эта поздняя фаза вспышки выкачивает гораздо больше энергии в космос, чем предполагалось ранее.
«Мы начинаем видеть все виды новых вещей, - говорит Фил Чемберлин, заместитель научного сотрудника по проектам SDO в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.« Мы видим значительное увеличение выбросов за полчаса или несколько часов спустя. это иногда даже больше, чем оригинальные, традиционные фазы вспышки. В одном случае 3 ноября 2010 года измерение только эффектов основной вспышки означало бы недооценку количества энергии, попадающей в атмосферу Земли, на 70 процентов ».
Вся система космической погоды, от поверхности Солнца до внешних краев Солнечной системы, зависит от того, как энергия переносится от одного события к другому - магнитное пересоединение вблизи Солнца передается энергии движения, распространяющейся через пространство, к энергии, откладываемой в атмосферу Земли, например. Лучшее понимание этой поздней фазовой вспышки поможет ученым количественно определить, сколько энергии вырабатывается, когда вспыхивает солнце.
Команда нашла доказательства этих поздних этапов, когда SDO впервые начал собирать данные в мае 2010 года, и Sun решила устроить шоу. В ту самую первую неделю, в относительно спокойное время для солнца, появилось около девяти вспышек разного размера. Размеры вспышек делятся на категории, называемые A, B, C, M и X, которые долгое время определялись интенсивностью рентгеновских лучей, излучаемых на пике вспышки, измеренных спутниковой системой GOES (Геостационарный эксплуатационный спутник окружающей среды). GOES - это управляемая NOAA сеть спутников, которая находится на геосинхронной орбите вблизи Земли с 1976 года. Один из спутников GOES измеряет только рентгеновские излучения и является важнейшим источником информации о космической погоде, которую солнце посылает нам.
Однако в мае 2010 года SDO наблюдал эти вспышки своим многоволновым зрением. Он записал данные, указывающие на то, что некоторые другие длины волн света не вели себя синхронно с рентгеновскими лучами, но достигли пика в другое время.
«В течение десятилетий наш стандарт вспышек заключался в том, чтобы наблюдать рентгеновские лучи и видеть, когда они достигают максимума», - говорит Том Вудс, ученый-космик из Университета Колорадо, Боулдер, штат Колорадо, который является первым автором статьи на эту тему. это выходит онлайн 7 сентября в Астрофизическом Журнале. «Это наше определение, когда вспышка гаснет. Но мы видели пики, которые не соответствовали рентгеновским лучам ». Вудс говорит, что сначала они были обеспокоены тем, что данные были аномалией или сбой в работе инструментов. Но когда они подтвердили данные с помощью других инструментов и наблюдали, как закономерности повторялись в течение многих месяцев, они начали доверять тому, что видели. «А потом мы погорячились», - говорит он.
В течение года команда использовала инструмент EVE (для эксперимента по экстремальной ультрафиолетовой изменчивости) на SDO для записи данных с множества других вспышек. EVE не привязывает обычные изображения. Вудс является основным исследователем инструмента EVE, и он объясняет, что он собирает весь свет от солнца сразу, а затем точно разделяет каждую длину волны света и измеряет его интенсивность. Это не создает красивые картинки, как это делают другие инструменты в SDO, но предоставляет графики, которые отображают, как каждая длина волны света становится сильнее, достигает максимума и уменьшается со временем. EVE собирает эти данные каждые 10 секунд, скорость, гарантирующая предоставление совершенно новой информации о том, как меняется солнце, учитывая, что предыдущие инструменты измеряли такую информацию каждые полтора часа или не смотрели на всех длинах волн одновременно - недостаточно информации чтобы получить полную картину нагрева и охлаждения вспышки.
[/ Подпись]
Регистрируя экстремальное ультрафиолетовое излучение, спектры EVE показали четыре фазы в среднем времени жизни вспышки. Первые три были соблюдены и хорошо известны. (Хотя EVE была в состоянии измерить и количественно измерить их в широком диапазоне длин волн света лучше, чем когда-либо.) Первая фаза - это жесткая импульсная рентгеновская фаза, в которой высокоэнергетичные частицы в солнечной атмосфере падают вниз к Поверхность Солнца после взрывного события в атмосфере, известного как магнитное переподключение. Они свободно падают от нескольких секунд до минут, пока не достигают более плотной нижней атмосферы, и затем начинается вторая фаза, постепенная фаза. В течение нескольких минут или часов солнечный материал, называемый плазмой, нагревается и снова взрывается, прокладывая путь вдоль гигантских магнитных петель, заполняя их плазмой. Этот процесс испускает так много света и радиации, что его можно сравнить с миллионами водородных бомб.
Третья фаза характеризуется атмосферой Солнца - коронирующей яркостью и поэтому известна как фаза затемнения короны. Это часто связано с так называемым выбросом корональной массы, при котором огромное облако плазмы вырывается с поверхности Солнца.
Но четвертая фаза, вспышка поздней фазы, обнаруженная EVE, была новой. Где-то от одного до пяти часов спустя для нескольких вспышек они увидели второй пик теплого коронального материала, который не соответствовал другому рентгеновскому взрыву.
«Многие наблюдения обнаружили увеличение экстремального ультрафиолетового пика через несколько секунд или минут после основной фазы вспышки, и это поведение считается нормальной частью процесса вспышки. Но эта поздняя фаза отличается », - говорит Чемберлин Годдарда, который также является соавтором статьи. «Эти выбросы происходят значительно позже. И это происходит после того, как основная вспышка демонстрирует этот начальный пик ».
Чтобы попытаться понять, что происходит, команда также посмотрела на изображения, собранные с SDO Advanced Imaging Assembly (AIA). Они могли видеть вспышку вспышки основной фазы на изображениях, а также заметили второй набор корональных петель намного выше исходного места вспышки. Эти дополнительные петли были длиннее и стали ярче позже, чем исходный набор (или петли после вспышки, появившиеся через несколько минут после этого). Эти петли также были физически отделены от предыдущих.
«Интенсивность, которую мы регистрируем на этих поздних фазовых вспышках, обычно тусклее, чем интенсивность рентгеновских лучей», - говорит Вудс. «Но поздняя фаза длится гораздо дольше, иногда в течение нескольких часов, поэтому она выделяет столько же общей энергии, сколько основная вспышка, которая обычно длится всего несколько минут». Поскольку этот ранее нереализованный дополнительный источник энергии от вспышки одинаково важен для воздействия на атмосферу Земли, Вудс и его коллеги сейчас изучают, как вспышки поздней фазы могут влиять на космическую погоду.
Вспышка поздней фазы - это, конечно, всего лишь часть головоломки, когда мы пытаемся понять звезду, с которой мы живем. Но отслеживая энергию, измеряя все длины волны света, используя все инструменты, которыми располагает НАСА, такая информация помогает нам наметить все этапы великого танца Солнца.
