Что выяснили ученые и почему это так важно?
В конце 1980-х годов ученые открыли гелиосейсмологию – метод, позволяющий изучать недра Солнца с помощью звуковых волн, которые резонируют внутри него. Именно так был обнаружен тахоклин – чрезвычайно тонкий, но динамичный слой, что, как считалось, играет ключевую роль в управлении магнитными свойствами нашей звезды, пишет 24 Канал со ссылкой на The Astrophysical Journal Letters.
Смотрите также Что-то странное происходит с нашим Солнцем: ученые говорят, что оно почему-то снова становится активным
Тахоклин является своеобразной границей, разделяющей две фундаментально разные зоны Солнца:
- Под ним расположена лучистая зона, которая охватывает внутренние 70% радиуса звезды и вращается как единое твердое тело.
- Над ним лежит конвективная зона – внешние 30% радиуса, вращающиеся с разной скоростью, подобно жидкости или газу.
Именно на границе этих двух зон, в тахоклине, возникают колоссальные сдвиги скоростей, которые, по мнению ученых, являются движущей силой для "солнечного динамо" – физического процесса, генерирующего мощные магнитные поля.
Для нас на Земле этот процесс имеет огромное значение. Магнитные поля Солнца провоцируют солнечные вспышки и корональные выбросы массы – мощные взрывы, способные выводить из строя глобальные энергосистемы и спутники. Надежное прогнозирование таких событий невозможно без точного моделирования солнечных недр, а особенно – тахоклинов.
В течение десятилетий главной загадкой оставался вопрос: почему этот слой такой тонкий? Согласно расчетам, различные физические процессы должны были бы со временем расширять его. Это математическое и физическое противоречие не удавалось решить.
Как проводили исследования?
Прорыв совершила команда исследователей из Калифорнийского университета в Санта-Крусе под руководством Лорена Матилски. Они создали первые самосогласованные модели солнечных недр, которые спонтанно воспроизводят тахоклин. Для этого понадобилось 15 месяцев работы и десятки миллионов часов вычислений на мощнейшем суперкомпьютере NASA "Pleiades", пишет Phys.org.
Ученые провели серию чрезвычайно сложных и масштабных симуляций, которые они сами назвали "геройскими расчетами". В отличие от предыдущих попыток, новая модель смогла правильно расставить приоритеты между физическими процессами, влияющими на солнечное динамо. Это было сложно из-за огромного диапазона масштабов – от десятков метров до миллионов километров.
Результат удивил даже самих исследователей. Модель, имитировавшая взаимодействие конвективной и лучистой зон, самостоятельно, без специальных настроек, сформировала тонкий тахоклин.
Внутренняя пунктирная линия на этом моделировании показывает тахоклин / Фото The Astrophysical Journal Letters/Loren I. Matilsky
Оказалось, что именно магнитные поля, которые генерируются солнечным динамо в конвективной зоне, удерживают тахоклин от расширения. Это указывает на синергическую связь: тахоклин необходим для работы динамо, а динамо, в свою очередь, поддерживает существование тахоклина в его тонкой форме.
Это открытие не только приближает нас к пониманию нашей звезды, но и помогает изучать магнитную активность других звезд, что может быть решающим фактором для подтверждения или опровержения факта существования жизни на экзопланетах.