Солнечные супергранулы в представлении художника. Супергранулы переносят тепло вблизи поверхности Солнца и примерно в три раза больше Земли. Горячий материал изнутри Солнца поднимается на поверхность, охлаждается и переворачивается, прежде чем погрузиться обратно внутрь. Ученые используют звуковые волны, чтобы заглянуть под поверхность, которые выглядят как рябь на поверхности. Фото предоставлено: Мелисса Вайс.
Группа физиков Солнца из Центра астрофизики и космических наук (CASS) Нью-Йоркского университета в Абу-Даби под руководством ученого Криса С. Хэнсона, доктора философии, раскрыла внутреннюю структуру солнечных супергранул, структуру потока, которая поглощает тепло от переносится из скрытых недр Солнца на его поверхность. Анализ супергранул, проведенный исследователями, бросает вызов нынешнему пониманию солнечной конвекции.
Солнце производит энергию в своем ядре посредством ядерного синтеза; эта энергия затем переносится на поверхность, откуда выходит в виде солнечного света. В исследовании под названием «Сверхгранулярная солнечная конвекция, не объясняемая теорией длины смешивания», опубликованном в журнале Nature Astronomy, исследователи объясняют, как они получили доплеровские изображения, интенсивность и магнитное поле с бортового гелиосейсмического и магнитного формирователя изображений (HMI) НАСА. Спутник Обсерватории солнечной динамики (SDO) для идентификации и характеристики примерно 23 000 супергранул.
Поскольку поверхность Солнца непрозрачна, ученые Нью-Йоркского университета использовали звуковые волны для изучения внутренней структуры супергранул. Эти звуковые волны, создаваемые более мелкими гранулами и встречающиеся по всему Солнцу, в прошлом успешно использовались в области, известной как гелиосейсмология.
Анализируя такой большой набор данных о супергранулах, которые простираются примерно на 20 000 км (~3% внутрь) под поверхностью Солнца, ученые смогли с беспрецедентной точностью определить восходящие и нисходящие потоки, связанные с супергранулярным переносом тепла. Помимо вывода о том, насколько глубоко простираются супергранулы, ученые также обнаружили, что отток оказался примерно на 40% слабее, чем восходящий, что позволяет предположить, что в оттоке отсутствовал какой-то компонент.
Путем обширных испытаний и теоретических рассуждений авторы пришли к теории, что «недостающий» или невидимый компонент может состоять из небольших (около 100 км) фонтанов, переносящих более холодную плазму внутрь Солнца. Звуковые волны на Солнце были бы слишком сильными, чтобы обнаружить эти фонтаны, из-за чего нисходящие потоки казались бы слабее. Эти результаты не могут быть объяснены широко используемым описанием солнечной конвекции в терминах длины перемешивания.
«Супергранулы являются важной частью механизмов передачи тепла на Солнце, но их понимание представляет собой серьезную задачу для ученых», — сказал доктор. Шраван Ханасоге, профессор-исследователь, соавтор статьи и соведущий научный сотрудник CASS. «Наши результаты бросают вызов предположениям, которые являются центральными для нынешнего понимания солнечной конвекции и должны стимулировать дальнейшее исследование солнечных супергранул».
Исследование проводилось в рамках CASS в NYUAD в сотрудничестве с Институтом фундаментальных исследований Тата, Принстонским университетом и Нью-Йоркским университетом с использованием высокопроизводительных вычислительных ресурсов NYUAD.
Информация от: Нью-Йоркским университетом
