Учёные из Сколковского института науки и технологий и их коллеги из Миланского политехнического института, NorthWest Research Associates, Грацского университета и обсерватории Канцельхоэ представили механизм, объясняющий, как восстанавливаются корональные димминги — тёмные и опустошённые области на Солнце, вызванные мощными выбросами плазмы. В ходе исследования учёные получили важные данные о том, как солнечная корона восстанавливается после коронального выброса массы, расширяя наши представления о процессах, которые приводят к экстремальным явлениям космической погоды. Сейчас, когда текущий солнечный цикл приближается к своему пику, такие события происходят чаще, чем обычно. Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.

Корональные выбросы массы — это гигантские магнитные пузыри плазмы массой в несколько миллиардов тонн, которые вырываются с поверхности Солнца и всего за несколько дней достигают Земли. Это приводит к мощным геомагнитным бурям, способным выводить из строя современные технологии, на которые мы полагаемся ежедневно, и, в конечном счёте, оказывающим влияние на нашу повседневную жизнь. В мае 2024 года из-за сильнейшей магнитной бури пришлось изменить маршруты трансполярных авиарейсов, а спутники были вынуждены совершить более 5 тыс. манёвров, чтобы не сойти с орбиты. Обнаружить корональный выброс массы на стадии его зарождения крайне сложно: подобные явления удаётся увидеть лишь после того, как они полностью сформировались и попадают в поле зрения коронографов — устройств, имитирующих полное солнечное затмение.

Однако мы можем отслеживать признаки выбросов прямо на Солнце, наблюдая за корональными диммингами — тёмными областями на изображениях солнечной короны в крайнем ультрафиолете. Димминги отражают потерю вещества в короне во время выброса плазмы и являются ценным источником информации о массе, скорости и направлении его движения. Учёные разработали методы анализа времени жизни корональных диммингов, с помощью которых можно определить, как и когда солнечная корона восстанавливается после выброса. Метод основан на долгосрочных наблюдениях за корональными диммингами в течение нескольких дней с момента начала выброса с использованием спутниковых данных, полученных с различных точек в гелиосфере.

«На изображениях высокого разрешения с космических аппаратов SDO и STEREO мы видим, как корональные петли расширяются и становятся ярче над зонами димминга после коронального выброса массы. Эти петли, которые появляются как до, так и после выбросов, постепенно покрывают и заполняют потемневшие области, раскрывая механизм того, как Солнце восстанавливается после выброса», — говорит ведущий автор исследования, выпускница Миланского политехнического института Джулия Ронка, которая приезжала на обучение в Сколтех по программе обмена студентами Erasmus.

«Характерные признаки явлений, связанных с повышенной солнечной активностью, не должны изучаться изолированно, — отмечает соавтор работы, выпускница аспирантуры Сколтеха Галина Чикунова, которая сейчас продолжает свои исследования в Обсерватории Хвар Университета Загреба. — Извлекая как можно больше информации из солнечных изображений, полученных с различных спутников, можно выявить неожиданные взаимосвязи. Так, мы заметили, что димминги — следы солнечных выбросов — часто исчезают быстрее, чем ожидалось. Изучая как тёмные, так и яркие области солнечной короны, мы обнаружили постоянное развитие корональных петель — важного механизма восстановления, что помогает объяснить, почему димминг исчезает раньше, чем предполагалось».

«Корональные петли возникают в солнечных активных регионах. Их формирование и рассеивание происходит постоянно, при этом они расширяются в верхние слои солнечной короны. По яркости петли уступают окружающим их структурам, поэтому обнаружить их непросто, однако именно их расширение играет ключевую роль в ускорении восстановления диммингов», — добавляет соавтор исследования директор Центра системного проектирования Сколтеха, доцент Татьяна Подладчикова.

Это исследование открывает новые горизонты в изучении эруптивных солнечных явлений, предлагая ценные данные о сложных процессах, лежащих в основе поведения Солнца и его бурного темперамента.

Освещённое в пресс-релизе исследование поддержано грантом Российского научного фонда № 23-22-00242.