Слънцето има мощно магнитно поле, което създава слънчеви петна по повърхността на звездата и отприщва слънчеви бури като тази, която окъпа голяма част от планетата в красиви полярни сияния този месец.

Но как точно това магнитно поле се генерира вътре в слънцето е загадка, която измъчва астрономите от векове, връщайки се към времето на италианския астроном Галилео, който прави първите наблюдения на слънчевите петна в началото на 1600 г. и забелязва как те варират във времето .

Изследователи зад интердисциплинарно проучване изложиха нова теория в доклад, публикуван в сряда в списание Nature . За разлика от предишни изследвания, които предполагаха, че магнитното поле на слънцето произхожда от дълбините на небесното тяло, те подозират, че източникът е много по-близо до повърхността.

Моделът, разработен от екипа, може да помогне на учените да разберат по-добре 11-годишния слънчев цикъл и да подобрят прогнозирането на космическото време, което може да наруши GPS и комуникационните сателити, както и да заслепи наблюдателите на нощното небе със сияния.

„Тази работа предлага нова хипотеза за това как се генерира магнитното поле на слънцето, което по-добре съответства на слънчевите наблюдения и, надяваме се, може да се използва за правене на по-добри прогнози за слънчевата активност“, каза Даниел Лекоанет, асистент по инженерни науки и приложни науки математика в Инженерното училище McCormick на Северозападния университет и член на Центъра за интердисциплинарни изследвания и изследвания в астрофизика.

„Искаме да прогнозираме дали следващият слънчев цикъл ще бъде особено силен или може би по-слаб от нормалното. Предишните модели (приемайки, че слънчевото магнитно поле се генерира дълбоко в Слънцето) не са били в състояние да направят точни прогнози или (да определят) дали следващият слънчев цикъл ще бъде силен или слаб“, добави той.

Слънчевите петна помагат на учените да проследяват слънчевата активност. Те са началната точка за експлозивните изригвания и събитията на изхвърляне, които освобождават светлина, слънчев материал и енергия в космоса. Скорошната слънчева буря е доказателство, че слънцето се доближава до „слънчевия максимум“ – точката в неговия 11-годишен цикъл, когато има най-голям брой слънчеви петна.

„Тъй като смятаме, че броят на слънчевите петна следва силата на магнитното поле в Слънцето, смятаме, че 11-годишният цикъл на слънчевите петна отразява цикъл в силата на вътрешното магнитно поле на Слънцето“, каза Лекоанет.

Моделиране на магнитното поле на слънцето

Трудно е да се видят линиите на магнитното поле на слънцето, които преминават през слънчевата атмосфера, за да образуват сложна мрежа от магнитни структури, много по-сложни от магнитното поле на Земята. За да разберат по-добре как работи магнитното поле на слънцето, учените се обръщат към математически модели.

За първи път в науката моделът, който Lecoanet и колегите му разработиха, отчита феномен, наречен торсионна осцилация - магнитно задвижвани потоци от газ и плазма в и около слънцето, които допринасят за образуването на слънчеви петна.

В някои области въртенето на тази слънчева характеристика се ускорява или забавя, докато в други остава стабилно. Подобно на 11-годишния слънчев магнитен цикъл, торсионните колебания също преминават през 11-годишен цикъл.

„Слънчевите наблюдения ни дадоха добра представа за това как материалът се движи вътре в Слънцето. За нашите суперкомпютърни изчисления решихме уравнения, за да определим как се променя магнитното поле в Слънцето поради наблюдаваните движения“, каза Лекоанет.

„Никой не беше правил това изчисление преди, защото никой не знаеше как ефективно да извърши изчислението“, добави той.

Изчисленията на групата показват, че магнитните полета могат да бъдат генерирани на около 20 000 мили (32 100 километра) под повърхността на слънцето - много по-близо до повърхността, отколкото се предполагаше преди. Други модели предполагаха, че е много по-дълбоко - около 130 000 мили (209 200 километра).

„Нашата нова хипотеза предоставя естествено обяснение за торсионните колебания, които липсват в предишните модели“, каза Лекоанет.

„Астрофизическа енигма“

Важен пробив беше разработването на нови числени алгоритми за извършване на изчисленията, каза Лекоанет. Водещият автор на статията Джеф Васил, професор в Университета на Единбург в Обединеното кралство, излезе с идеята преди около 20 години, каза Лекоанет, но бяха необходими над 10 години за разработване на алгоритмите и беше необходим мощен суперкомпютър на НАСА за провеждане симулациите.

„Използвахме около 15 милиона процесорни часа за това разследване“, каза той. „Това означава, че ако се бях опитал да направя изчисленията на лаптопа си, щеше да ми отнеме около 450 години.“

В коментар, публикуван заедно с изследването, Елън Цвайбел, професор по астрономия и физика в Университета на Уисконсин-Медисън, каза, че първоначалните резултати са интригуващи и ще помогнат за информиране на бъдещи модели и изследвания. Тя не е участвала в изследването. Цвайбел каза, че екипът е добавил „провокативна съставка към теоретичната смес, която може да се окаже ключ към разгадаването на тази астрофизична енигма“.