Учёные Сколковского института науки и технологий совместно с коллегами из NorthWest Research Associates, Грацского университета и Обсерватории Канцельхоэ разработали инновационный метод DIRECD (Dimming InfeRred Estimate of CME Direction), который позволяет выполнить раннюю оценку направления распространения коронального выброса массы в трёхмерном пространстве. Эти данные имеют важное значение для снижения негативного воздействия солнечных явлений на многие сферы промышленности и технологические системы в космосе и на Земле. Результаты исследования будут опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics. С препринтом статьи можно ознакомиться на сайте Arxiv.org.

Корональные выбросы массы — это гигантские магнитные пузыри плазмы, которые вырываются с поверхности Солнца в окружающее пространство со скоростью от нескольких сотен до нескольких тысяч километров в секунду. Если такой пузырь заряженных частиц устремится в сторону Земли, то при прохождении через её магнитосферу он может вызывать геомагнитные бури и полярные сияния, которые могут приводить к серьёзным сбоям в работе технологических систем в космосе и на Земле, а также создавать радиационную опасность для космонавтов.

К сожалению, в настоящее время обнаружить корональный выброс массы на раннем этапе развития крайне сложно. Как правило, его можно обнаружить лишь на развитой стадии, когда он появляется в поле зрения специальных коронографов, создающих эффект искусственного солнечного затмения, но при этом скрывающих солнечный диск на несколько его радиусов.

Для решения непростой задачи оценки направления движения выброса в трёхмерном пространстве на ранней стадии его развития метод DIRECD использует следы выброса прямо на Солнце — корональные димминги. Это тёмные пятна на изображениях солнечной короны в экстремальном ультрафиолете. Появление диммингов отражает потерю вещества в короне во время выброса плазмы. Для разработки метода DIRECD в рамках данного исследования учёные использовали результаты более ранней работы, в которой была продемонстрирована взаимосвязь между диммингом и морфологией коронального выброса массы, а также показана перспективность использования корональных диммингов для обнаружения и исследования выброса на раннем этапе его эволюции.

Первый автор исследования, аспирант Сколтеха Шантану Джаин убеждён, что новый метод открывает широкие перспективы для дальнейших исследований: «Наш метод позволяет уже на ранней стадии развития коронального выброса массы оценить направление его распространения, причем ещё до того, как он будет обнаружен бортовыми коронографами. Особенно важен тот факт, что, имея лишь двумерные данные о димминге, полученные из изображений Солнца на самой ранней стадии выброса, мы можем точно оценить его трёхмерные параметры, в частности направление его движения в трёхмерном пространстве».

«Наш метод особенно полезен для исследования выбросов, направленных в сторону Земли. В этих случаях метод позволит решить задачи, связанные с трудностями оценки параметров выбросов по данным коронографов, расположенных на линии Солнце-Земля, поскольку эти приборы наблюдают главным образом расширение коронального выброса массы, а не направление его движения. Сейчас мы приближаемся к пику 11-летнего солнечного цикла, когда значительно возрастает солнечная активность, а значит, увеличивается количество солнечных пятен, вспышек и корональных выбросов массы. И какие бы ни бушевали бури, мы желаем вам хорошей космической погоды», — добавляет соавтор исследования, директор Центра системного проектирования Сколтеха, доцент Татьяна Подладчикова.

Это новаторское исследование учёных открывает новые перспективы для развития методов и технологий прогнозирования космической погоды, тем самым создавая условия для более стабильной работы отраслей, использующих спутниковую связь, а также авиакомпаний, энергосетей, предприятий связи, транспорта, трубопроводов и аварийных служб. В условиях, когда солнечная активность неизменно остаётся ключевым фактором, влияющим на работу взаимосвязанных технологических систем, метод DIRECD позволяет значительно расширить возможности прогнозирования солнечных бурь и уменьшения их последствий.

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