Астрономические открытия. Секрет солнечного ядра
Внутреннее строение Солнца скрыто от наших глаз, поэтому неудивительно, что ядро нашего светила могло скрывать очень интересный секрет. Впервые ученые смогли очень точно измерить скорость вращения солнечного ядра, выяснив, что она гораздо выше (примерно в 4 раза) скорости вращения поверхности светила.
Исследователи догадывались, что скорость вращения ядра и поверхности является неодинаковой, но выяснить это наверняка не представлялось возможным. Однако последние данные, полученные космическим аппаратом SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), являющимся совместным проектом Европейского космического агентства и NASA, предоставили первые доказательства наличия некоей низкочастотной гравитационной поверхностной волны (не путать с обычными гравитационными волнами), разносящейся сквозь Солнце и, как оказалось, являющейся ключом к пониманию скорости вращения его ядра.
«Мы искали эти загадочные гравитационные волны у Солнца в течение более 40 лет, и хотя предыдущие попытки поиска давали некие намеки на их наличие, ничего конкретного обнаружить не удалось», — говорит астроном Эрик Фоссат из обсерватории Лазурного берега во Франции.
«И вот наконец мы нашли способ, как определить их сигнатуру».
До недавнего времени ученые могли проводить измерения только высокочастотных волн, или, как их еще называют, продольных, или «p-волн» (пи волн), которые проходят через верхние солнечные слои и легко определяются на солнечной поверхности. G-волны, в свою очередь, проникают гораздо глубже в структуру Солнца и благодаря этому могут рассказать нам о поведении его ядра. На поверхности светила они не обладают четкой сигнатурой.
«Мы изучили практически все колебания волн, однако в большинстве случаев они представляют собой звуковые волны. Однако здесь должны были быть и гравитационные волны, вертикальные и горизонтальные движения и колебания, как волны в море».
Использовав данные, собранные за 16 лет работы космической обсерватории SOHO, исследователи смогли выделить тип g-волн, называемых g-mode, и, проанализировав их, выяснили, сколько требуется звуковой волне для преодоления внутренней структуры Солнца и выхода обратно к поверхности. Результаты показали 4 часа и 7 минут. Сравнивая результаты, ученые отметили ряд модуляций, похожих на плескающее движение подводных волн, показавших исследователям, как g-волны встряхивают солнечное ядро. Данные указывают на то, что ядро совершает полный оборот вокруг своей оси один раз в неделю, что почти в четыре раза быстрее, чем скорость вращения солнечной поверхности и промежуточных слоев, скорость которых также варьируется. В экваториальной области полный оборот происходит за 25 дней, на полюсах этот показатель составляет 35 дней.
«Это определенно самый значимый результат работы SOHO за последнее десятилетие и одно из самых удивительных открытий, совершенных этим аппаратом за все время его работы», — отметил Бернхард Флек, научный сотрудник проекта SOHO из Центра космических полётов Годдарда NASA.
Что же касается такой разности в скорости вращения, то, по мнению исследователей, все могло начаться еще во времена ранней молодости Солнца. Ученые считают, что каким-то образом радиация и солнечный ветер, создаваемые светилом, способны замедлять вращение внешних слоев звезды, однако воздействие в этом случае могло бы оказываться только на поверхностные слои и не затрагивало бы внутреннее ядро.
«Самым вероятным объяснением может являться то, что скорость вращения ядра Солнца сохранилась на таком уровне еще с момента формирования звезды около 4,6 миллиарда лет назад. Довольно волнительно представлять, что мы могли открыть часть того, каким было Солнце, когда только сформировалось», — отметил астроном Роджер Ульрич из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
В общем, для астрономов подтверждение наличия волн типа g-mode является значимым достижением, так как искали их не один десяток лет. При этом останавливаться на достигнутом ученые не планируют.
«Возможность взглянуть на внутреннюю структуру Солнца и провести косвенные расчеты скорости вращения его ядра являются очень важными. Теперь, когда поиски, продолжавшиеся не одно десятилетие, подошли к своему завершению, настает время для новой гелиофизики», — отметил Фоссат.
Результаты работы исследователей были опубликованы в последнем номере журнала Astronomy & Astrophysics.