Научное открытие ученых Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева, по мнению авторов, позволит приблизиться к разгадке главной тайны Солнца, над которой ученые всего мира работают уже 70 лет, — выяснить причину аномального нагрева солнечной короны. Также предполагается, что новые данные помогут более эффективно предсказывать солнечные вспышки и магнитные бури. Результаты исследования опубликованы в авторитетном научном журнале Solar Physics.

Температура солнечной короны — внешнего слоя атмосферы Солнца — составляет около 1 млн градусов Цельсия, а местами достигает почти 10 млн. В то же время температура нижних слоев атмосферы светила составляет лишь около 5,5 тысяч градусов. Получается, чем дальше от центра Солнца, тем жарче, хотя внутри него все наоборот. Несколько десятков лет специалисты из разных стран выдвигают гипотезы, которые могли бы объяснить механизм нагрева короны.

Группа ученых Самарского университета и Самарского филиала Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (СФ ФИАН) под руководством профессора кафедры физики университета, главного научного сотрудника СФ ФИАН Нонны Молевич изучила влияние радиационного охлаждения и различных процессов нагрева плазмы на динамику волн в верхних слоях солнечной атмосферы.

"Наши исследования помогут решить проблему нагрева солнечной короны, которая остается нерешенной на протяжении 70 лет. Точное знание о волновой динамике в солнечной атмосфере также позволит улучшить существующие математические модели, описывающие Солнце. Это, в свою очередь, даст возможность эффективнее предсказывать солнечную погоду в целом, и, в частности, солнечные вспышки, активно влияющие на космическую и земную технику", — рассказал аспирант кафедры физики Самарского университета, младший научный сотрудник Самарского филиала ФИАН Сергей Белов.

По словам Белова, одним из наиболее вероятных переносчиков энергии в солнечной атмосфере являются альвеновские волны. Существование этих поперечных плазменных волн теоретически предсказал еще в 1942 году шведский астрофизик Ханнес Альвен. Он предположил, что такие волны распространяются в плазме вдоль силовых линий магнитного поля и переносят энергию с очень малыми потерями. Позднее существование альвеновских волн было подтверждено на практике. Экспериментальное изучение этих волн входит в перечень научных задач солнечного зонда НАСА "Паркер", запущенного в 2018 году.

"Эти волны похожи на колебания натянутой струны, с той разницей, что она сделана из плазмы, закрепляемой магнитным полем. Мой главный научный результат на сегодняшний день — демонстрация влияния радиационного охлаждения и различных процессов нагрева плазмы на альвеновские волны большой амплитуды", — отметил Белов.

Это влияние, по его мнению, заключается в том, что при одних условиях волна может эффективнее отдавать свою энергию плазме, нагревая ее до наблюдаемых температур, а при других условиях волна, напротив, отдает энергию медленнее и переносит ее на большие расстояния из одних слоев солнечной атмосферы в другие.

"Подобный результат, с одной стороны, расширяет наше понимание механизма нагрева с помощью альвеновских волн. С другой стороны, он может быть полезен для определения методов наблюдательного детектирования альвеновских волн в короне и источника альвеновских волн, наблюдаемых в солнечном ветре", — рассказал ученый.

Распространение альвеновских волн самарские ученые исследуют с помощью уравнений магнитной газодинамики. Поставленные в проекте проблемы требуют проведения теоретических исследований с помощью аналитических и численных методов на стыке различных дисциплин, в том числе математической теории волн, нелинейной динамики и физики плазмы. Ожидается, что по итогам работы будут представлены системы уравнений, математически точно описывающие различные параметры и модели нагрева солнечной корональной плазмы. Научные результаты могут помочь и в развитии термоядерной энергетики, которая могла бы дать человечеству колоссальные объемы энергии.

"Солнце не зря называют самой большой и доступной лабораторией по физике плазмы, там существуют условия, которые очень сложно воссоздать на Земле. Изучая Солнце, мы сможем лучше узнать, как работают плазменные эффекты и, возможно, в дальнейшем будем использовать их на Земле на установках термоядерного синтеза", — подчеркнул Белов.

Исследования проводились на средства гранта Российского фонда фундаментальных исследований.

С помощью Очень большого телескопа (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO) астрономы впервые детально рассмотрели несколько нитей космической паутины — структур газообразного водорода, в которых идет образование галактик. Оказалось, что эти нити наполнены миллиардами карликовых галактик, о которых раньше никто не подозревал. Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.

Хотя газовые нити, или волокна, в которых рождаются галактики, давно предсказаны космологическими моделями, наблюдать их напрямую до сих пор не удавалось. Все, что было известно о структуре космической паутины, ограничивалось несколькими конкретными регионами вдоль линий распространения лучей квазаров, которые как автомобильные фары "высвечивают" газовые облака вдоль луча зрения.

Теперь французские астрофизики из Лионского центра астрофизических исследований и Университета Лазурного берега непосредственно обнаружили и изучили несколько нитей космической паутины с помощью многофункционального спектроскопического прибора MUSE, установленного на Очень большом телескопе ESO в Чили.

MUSE — это главный элемент системы адаптивной оптики, которая компенсирует эффект размытия атмосферы Земли и позволяет за счет увеличения контрастности получать гораздо более четкие изображения даже очень слабо проявленных объектов Вселенной.

Для своего исследования авторы выбрали фрагмент так называемого сверхглубокого поля "Хаббла" (HUDF) — изображения небольшого региона космоса, составленного из данных, полученных космическим телескопом "Хаббл" в период с 24 сентября 2003 года по 16 января 2004 года.

Ученые наблюдали за этим участком в течение более чем 140 часов. Подготовка к наблюдению заняла восемь месяцев. После этого потребовалось более года на обработку и анализ данных, а также получение изображений водородных нитей, которые образовались всего через один-два миллиарда лет после Большого взрыва.

Несмотря на то, что HUDF — одна из самых глубоко изученных частей космоса, около 40 процентов галактик, выявленных с помощью MUSE, не имеют аналогов на изображениях "Хаббла".

Самым большим сюрпризом для исследователей стало открытие того, что свет газовых нитей исходит от невидимой до сих пор популяции из миллиардов карликовых галактик с множеством звезд. Ранее считали, что это свечение порождается диффузным космическим ультрафиолетовым фоновым излучением, которое, нагревая газ в волокнах, заставляет их светиться.

Хотя эти галактики слишком тусклые, чтобы их можно было обнаружить по отдельности с помощью современных инструментов, их существование будет иметь серьезные последствия для моделей крупномасштабной структуры Вселенной и понимания того, как образовались все прочие галактики из газа космической паутины, отмечают авторы.

Загадочный астероид Оумуамуа является обломком планеты, схожей с Плутоном, из другой солнечной системы, такую версию выдвинули американские ученые, соответствующий релиз опубликован в Journal of Geophysical Research: Planets.

Как отметили авторы работы, астрофизики из Университета Аризоны Стивен Дэш и Алан Джексон, несмотря на схожесть с кометой, Оумуамуа, помимо своей необычной формы, отличается от них скоростью, а также отсутствием характерного для комет газового "хвоста".

Рассчитав скорость, массу и форму объекта, ученые обнаружили, что под характеристики материала, из которого состоит Оумуамуа, точно подходит твердый азот. В связи с тем, что твердый азотный лед является важным компонентом поверхности Плутона, исследователи сделали предположение, что астероид может состоять из такого же материала.

По словам Джексона, Оумуамуа мог отколоться от похожей на Плутон планеты около полумиллиарда лет назад. "То, что он состоит из замороженного азота, также объясняет необычную форму Оумуамуа. По мере того, как внешние слои азотного льда испарялись, форма тела становилась все более плоской", - указал астрофизик.

Астероид Оумуамуа — первый межзвездный объект, обнаруженный в Солнечной системе 19 октября 2017 года с помощью телескопа панорамной съемки и системы быстрого реагирования Pan-STARRS1 на Гавайях. На гавайском языке это название значит "посланец издалека, прибывший первым". Сначала он считался кометой, но затем, в связи с отсутствием кометной активности, был переклассифицирован в астероид.

Космический объект не похож ни на что в нашей Солнечной системе. Его сухая поверхность, необычно вытянутая форма и загадочный характер движения даже заставили некоторых ученых предположить, что это инопланетный зонд.