Космический аппарат Solar Orbiter составил карту движения магнитного поля на южном полюсе Солнца, и оно отличается от ожидаемого

Впервые в истории, благодаря миссии Solar Orbiter Европейского космического агентства (ЕКА), ученые получили четкое изображение южного полюса Солнца. Данные, собранные с 16 по 24 марта 2025 года приборами PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager) и EUI (Extreme-Ultraviolet Imager) на борту зонда, выявили неожиданное поведение магнитного поля в этом регионе.

Главный результат заключается в том, что поверхностные магнитные структуры, увлекаемые движениями плазмы, называемыми супергранулами, движутся к полюсу со скоростью от 10 до 20 м/с. Этот темп значительно выше, чем предполагалось, учитывая предыдущие модели, основанные на наблюдениях с Земли или с орбит, близких к плоскости эклиптики.

Супергранулы — это огромные конвективные ячейки плазмы, шириной в две-три Земли, покрывающие солнечную поверхность. Их динамика способствует переносу линий магнитного поля к краям ячеек, формируя поверхностную магнитную сеть.

Столь быстрое смещение этих структур означает, что так называемый солнечный «магнитный конвейер» — глобальная циркуляция плазмы, которая питает 11-летний цикл солнечной активности — возможно, не замедляется в высоких широтах, как ожидалось. Однако эти данные пока представляют собой лишь ограниченный по времени «снимок», и для подтверждения тенденции в масштабах цикла потребуются более обширные наблюдения.

Внутренняя динамика Солнца проявляется от полюсов

Супергранулы служат видимыми индикаторами солнечной магнитной циркуляции. Их прямое наблюдение в регионе южного полюса, никогда ранее не бывшее столь четким, позволяет точнее картировать перенос магнитного поля от низких к высоким широтам. Это важный шаг в понимании внутренней динамики Солнца, которое до сих пор было сильно ограничено невозможностью прямого наблюдения полюсов. Южный полюс всегда оставался скрытым или едва видимым для наземных телескопов и зондов на экваториальных орбитах.

Благодаря наклонной траектории Solar Orbiter, которая с марта 2025 года достигла наклона в 17 градусов относительно плоскости эклиптики, теперь можно наблюдать за эволюцией магнитных структур в ранее недоступных зонах. Исследователи из Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка (MPS) под руководством Лакшми Прадип Читты смогли отследить движение супергранул и их взаимодействие с линиями магнитного поля.

Если будущие наблюдения подтвердят эти данные, это изменит наше понимание меридиональной циркуляции Солнца и механизма регенерации магнитного поля в течение каждого солнечного цикла.

Недостающий элемент солнечного цикла

Современные представления о солнечном цикле основаны на модели, в которой два крупных потока плазмы, по одному в каждом полушарии, переносят магнитное поле с поверхности к полюсам и, в глубинах, обратно к экватору. Этот циклический процесс, длящийся около 11 лет, определяет чередование периодов максимальной и минимальной солнечной активности. Однако роль полюсов в общем механизме до сих пор не вполне ясна.

Новое исследование предоставляет первые прямые доказательства того, что поверхностные потоки в высоких широтах не замедляются так радикально, как считалось, а сохраняют скорости, сравнимые с наблюдаемыми ближе к экватору.

Это открытие позволяет предположить, что регенерация магнитного поля Солнца, а следовательно, и сама причина циклов солнечных пятен, вспышек и выбросов корональной массы, может в большей степени зависеть от полярной динамики, чем предполагалось до сих пор.

Solar Orbiter, находящийся на орбите с 2020 года, продолжит сбор данных со все более наклонных орбит в ближайшие годы, что позволит отслеживать эволюцию южного полюса на протяжении всего текущего солнечного цикла. По мере получения все более трехмерной картины Солнца мы, наконец, сможем ответить на открытые вопросы о его магнитном динамо.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters.