Tai juk žvaigždė, turbūt galvojate. Žinoma, kad ji karšta. Tačiau problema ta, kad Saulės paviršiaus temperatūra yra apie 5500 laipsnių Celsijaus – ir tai normali temperatūra į Saulę panašiai žvaigždei. Tačiau jos atmosferos medžiaga, nutolusi nuo paviršiaus, tampa vis karštesne ir aukščiausioje dalyje, vadinamoje vainiku, pasiekia didžiausią 2 milijonų laipsnių Celsijaus temperatūrą.
Apie šią vainiko temperatūros inversiją žinome nuo XX a. penktojo dešimtmečio – ir manoma, kad tai yra įprasta žvaigždžių savybė. Tačiau mokslininkams nepavyko nustatyti, kodėl.
Vienas iš pagrindinių kandidatų šiam reiškiniui paaiškinti yra nuolatinė nedidelio masto magnetinė rekonekcija.
Bent jau stambiu mastu magnetinė rekonekcija yra gausiai užfiksuotas Saulės elgesys. Dauguma žvaigždžių yra sūkuriuojantys, turbulentiniai neįtikėtinai karštos plazmos kamuoliai: skystis, sudarytas iš įkrautų dalelių, kurios stipriai sąveikauja su elektromagnetinėmis jėgomis.
Už vidinio Saulės atmosferos sluoksnio, vadinamo fotosfera, šios magnetinio lauko linijos gali susiraizgyti, išsitempti, nutrūkti ir vėl susijungti. Tai sukelia milžinišką energijos pliūpsnius – ir sukuria mechanizmą, kuris savo ruožtu kuria Saulės žybsnius ir vainikinės masės išmetimus, pasiunčiančius daleles per Saulės sistemą.
Mokslininkai manė, kad mažesniu mastu šie susijungimai į vainiką įlieja energijos ir taip suteikia jai šilumos šaltinį. Tačiau Saulė yra labai karšta ir ryški, todėl ją sunku stebėti: mes tiesiog neturėjome pakankamos skiriamosios gebos, kad pamatytume mažus mastelius, kuriuose vyktų šis procesas.
Ir čia į pagalbą atėjo „Solar Orbiter“. ESA Saulės zondas, paleistas 2020 m. vasarį, priartėjo prie mūsų gimtosios žvaigždės ir įspūdingai detaliai tiria jos veiklą.
Kai erdvėlaivis pirmą kartą priartėjo prie Saulės, jis pastebėjo kažką nuostabaus. 2022 m. kovo 3 d. itin didelės skiriamosios gebos vaizdai itin ultravioletinių bangų diapazone atskleidė, kad magnetinė rekombinacija vyksta visiškai mažyčiu (Saulės atžvilgiu) mastu – vos 390 kilometrų skersmeniu.
Tai iš tiesų neįtikėtina. Mokslininkams pavyko Saulės paviršiuje ištirti reiškinį, kurio mastelis primena atstumą tarp dviejų skirtingų Lietuvos kraštų – pavyzdžiui, Klaipėdos ir Dieveniškių.
Per valandą erdvėlaivis užfiksavo vadinamąjį nulinį tašką, kuriame magnetinio lauko intensyvumas sumažėja iki nulio. Tai yra magnetinės rekombinacijos taškas. Per šį laiką nuliniame taške buvo išlaikoma maždaug 10 milijonų laipsnių Celsijaus temperatūra. Nuliniame taške taip pat susidarė nenutrūkstamas srautas, kuris tekėjo tolyn maždaug 80 kilometrų per sekundę greičiu – jis matomas kaip plazmos „dėmės“.
Tai vadinamoji švelnioji rekombinacija, tačiau nuliniame taške buvo ir stipresnės rekombinacijos fazė. Ši sprogstamoji rekombinacija truko tik apie keturias minutes, tačiau ji parodė, kad dviejų rūšių rekombinacija vyksta vienu metu, ir mažesniais mastais, nei iki šiol galėjome nustatyti.
Šios dviejų tipų atšakos perduoda masę ir energiją į virš jų esantį vainiką, taip sukurdamos šilumos šaltinį, kuris galėtų paaiškinti bent dalį menkai suprantamos temperatūros inversijos.
Išvados taip pat leidžia manyti, kad rekonekcija gali vykti net itin mažuose masteliuose, kuriuose „Solar Orbiter“ aparatas jų negalėjo nustatyti, bent jau dabartiniu priartėjimu. Kitų praskridimų metu bus priartėta dar arčiau, o tai gali padėti atlikti dar didesnės skiriamosios gebos stebėjimus.
O šiuo metu turime pirmuosius įrodymus, kad Saulės paviršiuje vyksta nuolatinė nedidelio masto magnetinė rekonekcija, kuri patvirtina seniai iškeltą hipotezę apie tai, kaip įkaista Saulės vainikas – ir priartina mus prie klausimo sprendimo.
Tyrimas paskelbtas žurnale „Nature Communications“.
Parengta pagal „Science Alert“.
