Вчені відтворюють сонячні спалахи у лабораторії. Ні, нічого небезпечного тут немає — натомість користі багато

Проте сонячні викиди можуть впливати на радіозв'язок, електромережі та навігаційні сигнали, а також становити загрозу для космічних кораблів і астронавтів. Натомість радіація, яка могла б знищити людство, поглинається задовго до того, як вона може дістатися поверхні Землі.

Вчені наголошують, що нам не можна недооцінювати небезпеку, яка походить від сонячних спалахів. Найпотужніші з них справді можуть порушити звичний нам спосіб життя і призвести до серйозних проблем.

Спостереження за активністю Сонця дають можливість виявити енергійні частинки і жорстке рентгенівське випромінювання, але не можуть розкрити механізм їх генерації, оскільки прискорення частинок відбувається в масштабах, менших за роздільну здатність спостережень. Отже, деталі цієї фізики, які пояснюють генерацію енергійних частинок і жорсткого рентгенівського випромінювання, залишаються загадкою.

Щоб краще зрозуміти ці виверження, команда фізиків на чолі з Яном Чжаном з Каліфорнійського технологічного інституту розробила апарат, який може імітувати сонячні спалахи в лабораторії. Роботу, яка детально описує його роботу, опубліковано в журналі Nature Astronomy.

Апарат складається з газових сопел, електромагнітів та електродів у вакуумній камері. Спочатку електромагніти створюють магнітне поле в камері, потім в область електродів впорскується газ. Далі через електроди подається потужний електричний розряд мілісекундної тривалості, який іонізує газ і перетворює його на плазму, що утворює «корональну петлю», обмежену магнітним полем.

Відтворюючи такі структури — довжелезні замкнуті дуги з розжареної плазми, що вивергаються з сонячної фотосфери — дослідники змогли детальніше вивчити потужні рентгенівські промені та енергійні частинки, які проходять крізь Сонячну систему.

Хоча кожен експеримент споживає приблизно стільки ж енергії, скільки потрібно для роботи 100-ватної лампочки протягом хвилини, а кожна петля триває лише 10 мікросекунд, високошвидкісні камери записують кожну мить генерації та поширення петлі, що дає можливість дослідницькій групі детально проаналізувати її формування, структуру та еволюцію.

Спостереження команди показали, що плазмові петлі структуровані як мотузки, що складаються з плетінь окремих пасом. Коли нитка розривається, вона виробляє сплеск рентгенівського випромінювання, що супроводжується негативним стрибком напруги, подібно до того, як падає тиск у водопровідному шлангу, якщо в ньому є перегин. Цей перепад напруги прискорює заряджені частинки в плазмі, які, сповільнюючись, видають сплеск рентгенівського випромінювання.

Дослідники виявили в лабораторії нестабільність, подібну до тієї, що спостерігається на зображеннях корональних петель на Сонці, пов’язану зі сплеском рентгенівського випромінювання, що свідчить про те, що ці два явища виникають однаково. Це відкриття допомагає розгадати процес того, як розриви і повторні з'єднання магнітних силових ліній призводять до потужних сплесків енергії.

Майбутні дослідження Сонця поглиблять наше розуміння цього процесу, і команда має намір продовжити вивчення різних способів злиття і переконфігурації корональних петель, щоб побачити, які види спалахів спричиняє ця активність. Моделюючи сонячні спалахи в лабораторії, дослідники сподіваються пролити світло на таємниці нашого Сонця і краще передбачити наслідки його вивержень на Землі та за її межами.