MNRAS: Достоверность стандартной модели солнечных вспышек поставили под сомнение

Солнечные вспышки — это интенсивные события на Солнце, которые могут длиться от нескольких минут до нескольких часов. 

Во время вспышки энергия переносится ускоренными электронами из области магнитного пересоединения в короне в хромосферу. Там электроны сталкиваются с плазмой и нагревают её, вызывая излучение в разных диапазонах электромагнитного спектра.

Области, где происходит накопление энергии, называют «точками опоры» солнечной вспышки. Обычно они образуют магнитно-связанные пары.

В исследовании проверили достоверность стандартной модели. Для этого сравнили результаты компьютерного моделирования на её основе с данными наблюдений телескопа McMath-Pierce во время солнечной вспышки SOL2014-09-24T17:50. Изучали временные задержки между инфракрасными излучениями от двух парных хромосферных источников во время вспышки.

Статья об исследовании опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Мы обнаружили, что данные наблюдений с телескопа отличаются от предсказаний модели. Согласно ей, парные точки опоры должны были светиться почти одновременно, но на самом деле была задержка в 0,75 секунды.

Это наблюдение сделал Пауло Жозе-де Агиар Симоэнс, профессор Центра радиоастрономии и астрофизики (CRAAM) при инженерной школе пресвитерианского университета Маккензи (EE-UPM) в Сан-Паулу, Бразилия.

Задержка в 0,75 секунды может показаться незначительной, но исследователи выяснили, что максимальная задержка должна составлять 0,42 секунды. Однако фактическая цифра оказалась почти на 80% выше.

Симоэнс рассказал, что они использовали сложную статистическую технику и метод Монте-Карло для определения временных задержек между парами точек опоры. Также результаты были проверены с помощью моделирования переноса электронов и радиационно-гидродинамического моделирования.

Используя все эти ресурсы, учёные смогли построить различные сценарии для времени полёта электронов между короной и хромосферой и времени производства инфракрасного излучения. Все сценарии, основанные на моделировании, показали гораздо меньшие временные задержки, чем данные наблюдений.

Один из сценариев касался движения электронов в короне. Мы изучили, как влияет разница в напряжённости магнитного поля между точками вспышки на проникновение электронов в хромосферу. Ожидалось, что временной лаг будет пропорционален этой разнице и увеличит количество электронов, достигающих хромосферы.

Однако анализ данных рентгеновских наблюдений показал, что интенсивность в точках опоры очень похожа. Это указывает на одинаковое количество электронов в этих областях и исключает эту причину наблюдаемых временных задержек эмиссии.

Радиационно-гидродинамическое моделирование показало, что временные шкалы ионизации и рекомбинации в хромосфере слишком короткие, чтобы объяснить задержки.

Мы рассчитали перенос электронов в хромосферу, их воздействие на плазму: нагрев, расширение, ионизацию и рекомбинацию атомов водорода и гелия. Также мы учли излучение, возникающее при выделении избыточной энергии.

Инфракрасное излучение возникает из-за увеличения плотности электронов в хромосфере при ионизации водорода. Моделирование показало, что ионизация и инфракрасное излучение происходят мгновенно из-за проникновения ускоренных электронов. Поэтому они не могут объяснить задержку в 0,75 секунды между выбросами в точку опоры, — сказал Симоэнс.

Исследователи не смогли объяснить данные наблюдений ни одним из смоделированных процессов. Поэтому стандартную модель солнечных вспышек нужно переформулировать.

Симоэнс отметил, что наблюдаемая временная задержка между хромосферными источниками ставит под сомнение стандартную модель переноса энергии электронным пучком. Возможно, в этом процессе задействованы другие механизмы — магнитозвуковые волны или кондуктивный перенос. Их тоже нужно учитывать для полного понимания солнечных вспышек.

23.09.2024