Учёные из Сколтеха совместно с коллегами из NorthWest Research Associates, Грацского университета, Обсерватории Канцельхоэ и Обсерватории Хвара разработали новые методы использования корональных диммингов, наблюдаемых в солнечной короне, для ранней диагностики мощных выбросов энергии из атмосферы Солнца. Полученные результаты могут помочь в понимании и прогнозировании экстремальных космических погодных явлений, оказывающих непосредственное влияние на многие сферы промышленности и технологические системы в космосе и на Земле: спутники, самолёты, электроэнергетику, коммуникации, транспорт, трубопроводы, аварийные службы. Результаты исследования будут опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics, текст статьи доступен в архиве препринтов Arxiv.org.

Солнце — источник тепла и света для жизни на Земле, но также и эффектов космической погоды. Вспышки на Солнце, а также протуберанцы и выбросы огромных магнитных облаков плазмы могут вызвать геомагнитные бури и яркие полярные сияния. 28 октября 2021 года на Солнце произошла мощнейшая солнечная вспышка, за которой последовал выброс протуберанца и направленный на Землю корональный выброс массы. Однако отследить облако плазмы на раннем этапе развития, к сожалению, невозможно. Как правило, его можно обнаружить уже в развитой стадии, когда оно появляется в поле зрения специальных коронографов, создающих эффект искусственного солнечного затмения, но при этом скрывая солнечный диск на несколько его радиусов.

Учёные подошли к решению этой задачи с другой стороны, и предложили изучать не сами корональные выбросы, а их следы прямо на Солнце — корональные димминги — тёмные пятна, которые можно увидеть, если посмотреть на солнечную корону в экстремальном ультрафиолете. Появление диммингов отражает потерю вещества в короне во время выброса плазмы.

«Мы показали, что корональные димминги не только сигнализируют о начале солнечной бури, но и указывают, будет ли выброс плазмы направлен в сторону Земли ещё до того, как он будет обнаружен коронографом», — говорит первый автор работы, аспирантка Сколтеха Галина Чикунова.

В новой статье, на примере события 28 октября, учёные предлагают передовые методы обработки изображений по данным спутников «золотого века» космических наблюдений — Solar Orbiter, STEREO-A, SDO и SOHO, которые ведут наблюдения за Солнцем с различных точек гелиосферы. Коллектив разработал новый метод оценки эволюции димминга, выполнил 3D-реконструкцию протуберанца, а также провёл 3D-моделирование полностью сформировавшегося магнитного пузыря плазмы. Благодаря такому подходу удалось впервые исследовать взаимосвязи между направлением димминга, траекторией протуберанца и направлением движения коронального выброса массы в космическом пространстве.

«С помощью наших методов на ранних этапах развития солнечной бури из двумерных изображений корональных диммингов мы можем извлечь ценную информацию о направлении выброса солнечного протуберанца и магнитного облака плазмы в трёхмерном пространстве», — отмечает соавтор исследования, доцент Сколтеха и директор Центра системного проектирования Татьяна Подладчикова.

В настоящее время авторы исследования продолжают работу над развитием использования уникального потенциала корональных диммингов для ранней диагностики корональных выбросов массы, их скорости, восстановления солнечной короны, что имеет большое значение для глубокого понимания физики Солнца и прогнозирования космической погоды.

Освещённое в пресс-релизе исследование поддержано грантом Российского научного фонда.