Недавнее исследование выявило расхождения между смоделированными прогнозами и фактическими наблюдениями динамики солнечных вспышек , особенно в сроках хромосферных выбросов, что указывает на необходимость пересмотра стандартной модели солнечных вспышек.
Это открытие ставит под сомнение современное понимание переноса энергии во время этих небесных событий, намекая на потенциальные альтернативные механизмы, такие как магнитозвуковые волны или кондуктивный перенос.
Солнечные вспышки и Стандартная модель
Солнечные вспышки — чрезвычайно интенсивные события, происходящие в атмосфере Солнца, длящиеся от нескольких минут до нескольких часов. Согласно стандартной модели вспышек, энергия, вызывающая эти взрывы, переносится ускоренными электронами, движущимися из области магнитного пересоединения короны в хромосферу.
Когда эти электроны сталкиваются с хромосферной плазмой , они высвобождают свою энергию, нагревая и ионизируя плазму. Это взаимодействие также производит интенсивное излучение в нескольких диапазонах электромагнитного спектра. Области, где эта энергия высвобождается, называются «точками» солнечных вспышек, которые обычно возникают в магнитно-связанных парах.
Когда эти электроны сталкиваются с хромосферной плазмой , они высвобождают свою энергию, нагревая и ионизируя плазму. Это взаимодействие также производит интенсивное излучение в нескольких диапазонах электромагнитного спектра. Области, где эта энергия высвобождается, называются «точками» солнечных вспышек, которые обычно возникают в магнитно-связанных парах.
Новое исследование ставит под сомнение существующую модель солнечных вспышек
Недавнее исследование было направлено на проверку обоснованности стандартной модели путем сравнения результатов компьютерного моделирования на основе модели с данными наблюдений, предоставленными телескопом Макмат-Пирс во время солнечной вспышки SOL2014-09-24T17:50. Исследование было сосредоточено на измерении временных задержек между инфракрасными излучениями от двух парных хромосферных источников во время вспышки. Статья об исследовании была опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Расхождения в определении времени появления солнечных вспышек
«Мы обнаружили значительную разницу между данными наблюдений с телескопа и поведением, предсказанным моделью. В данных наблюдений парные опорные точки выглядели как две очень яркие области хромосферы.
«Мы обнаружили значительную разницу между данными наблюдений с телескопа и поведением, предсказанным моделью. В данных наблюдений парные опорные точки выглядели как две очень яркие области хромосферы.
Поскольку падающие электроны выходили из одной и той же области короны и следовали по схожим траекториям, два пятна должны были стать ярче в хромосфере почти одновременно в соответствии с моделью, но данные наблюдений показали задержку в 0,75 секунды между ними», — сказал Пауло Жозе де Агиар Симоэнс, первый автор статьи и профессор, связанный с Центром радиоастрономии и астрофизики (CRAAM) в Инженерной школе Пресвитерианского университета Маккензи (EE-UPM) в Сан-Паулу, Бразилия.
Задержка в 0,75 с может показаться несущественной, но исследователи подсчитали, что максимальная задержка согласно модели должна составлять 0,42 с, учитывая все возможные геометрические конфигурации. Фактическое число было почти на 80% выше. «Мы использовали сложную статистическую технику для определения временных задержек между парами опорных точек и оценили неопределенности для этих значений методом Монте-Карло. Кроме того, результаты были проверены с помощью моделирования переноса электронов и радиационно-гидродинамического моделирования. Используя все эти ресурсы, мы смогли построить различные сценарии для времени пролета электронов между короной и хромосферой и времени производства инфракрасного излучения. Все сценарии, основанные на моделировании, показали гораздо меньшие временные задержки, чем данные наблюдений», — сказал Симойнш.
Исследование альтернативных причин задержек во времени.
Один из протестированных сценариев был для спирали и магнитного захвата электронов в короне. «Используя моделирование переноса электронов, мы исследовали сценарии, которые включали магнитную асимметрию между точками основания вспышки. Мы ожидали, что задержка времени проникновения электронов в хромосферу будет пропорциональна разнице в интенсивности магнитного поля между точками основания, что также увеличит разницу в количестве электронов, достигающих хромосферы из-за эффекта магнитного захвата. Однако наш анализ данных рентгеновских наблюдений показал, что интенсивности точек основания очень похожи, что указывает на схожее количество электронов, осажденных в этих областях, и исключает это как причину наблюдаемых задержек времени излучения», - сказал он.
Радиационно-гидродинамическое моделирование также показало, что временные шкалы ионизации и рекомбинации в хромосфере были слишком короткими, чтобы объяснить задержки. «Мы смоделировали временную шкалу инфракрасного излучения. Мы рассчитали перенос электронов в хромосферу, выделение энергии электронов и его влияние на плазму: нагрев; расширение; ионизация и рекомбинация атомов водорода и гелия; и излучение, производимое на месте, которое имеет эффект высвобождения избыточной энергии. Инфракрасное излучение возникает в результате увеличения электронной плотности в хромосфере из-за ионизации водорода, который изначально находится в нейтральном состоянии в плазме.
Один из протестированных сценариев был для спирали и магнитного захвата электронов в короне. «Используя моделирование переноса электронов, мы исследовали сценарии, которые включали магнитную асимметрию между точками основания вспышки. Мы ожидали, что задержка времени проникновения электронов в хромосферу будет пропорциональна разнице в интенсивности магнитного поля между точками основания, что также увеличит разницу в количестве электронов, достигающих хромосферы из-за эффекта магнитного захвата. Однако наш анализ данных рентгеновских наблюдений показал, что интенсивности точек основания очень похожи, что указывает на схожее количество электронов, осажденных в этих областях, и исключает это как причину наблюдаемых задержек времени излучения», - сказал он.
Радиационно-гидродинамическое моделирование также показало, что временные шкалы ионизации и рекомбинации в хромосфере были слишком короткими, чтобы объяснить задержки. «Мы смоделировали временную шкалу инфракрасного излучения. Мы рассчитали перенос электронов в хромосферу, выделение энергии электронов и его влияние на плазму: нагрев; расширение; ионизация и рекомбинация атомов водорода и гелия; и излучение, производимое на месте, которое имеет эффект высвобождения избыточной энергии. Инфракрасное излучение возникает в результате увеличения электронной плотности в хромосфере из-за ионизации водорода, который изначально находится в нейтральном состоянии в плазме.
Моделирование показало, что ионизация и инфракрасное излучение происходят почти мгновенно из-за проникновения ускоренных электронов, и поэтому не могут объяснить задержку в 0,75 секунды между выбросами из опорной точки», - сказал Симойнс.
Необходимость переформулировки модели
В целом, ни один из процессов, смоделированных в соответствии с моделью, не оказался способным объяснить данные наблюдений. Вывод, сделанный исследователями, был в какой-то степени очевиден: стандартную модель солнечных вспышек необходимо переформулировать, как того требует научный метод.
«Временная задержка, наблюдаемая между хромосферными источниками, бросает вызов стандартной модели переноса энергии электронным пучком. Более длительная задержка предполагает, что могут быть задействованы другие механизмы переноса энергии. Такие механизмы, как магнитозвуковые волны или кондуктивный перенос, среди прочих, могут быть необходимы для учета наблюдаемой задержки. Эти дополнительные механизмы следует учитывать для достижения полного понимания солнечных вспышек», — сказал Симойнш.
Источник: scitechdaily | Теги: солнце, солнечная вспышка