Физики устроили солнечные нановспышки в лаборатории

С помощью мощных лазеров и крошечного кусочка пластика в Китайском институте атомной энергии впервые воспроизвели бурный процесс, который может происходить на Солнце. Результаты эксперимента обнародованы в журнале Physical Review Letters. Они должны помочь понять наконец, почему атмосфера нашего светила намного горячее его поверхности.

Десятилетиями ученые бьются над вопросом: почему температура солнечной короны достигает нескольких миллионов градусов? «Все равно как если бы воздух становился горячее, когда мы отходим от костра», — сравнивает ведущий автор исследования Сунь Вэй.

Гипотеза нагревающих корону нановспышек — всплесков электромагнитного излучения — выдвинута около 40 лет назад. Но наблюдательных данных для ее проверки до сих пор недостаточно. Наука возлагает большие надежды на зонд «Паркер», названный, к слову, в честь одного из авторов этой гипотезы.

А пока нановспышки пробуют устроить в лаборатории. Известно, что они возникают, когда магнитные поля в короне внезапно перестраиваются с выделением энергии. Чтобы такая перестройка произошла, нужны точно подходящие условия — например, определенная форма магнитных полей, — объясняет Сунь.

Направив четыре очень мощных лазера на пластиковую мишень, экспериментаторы получили сгусток плазмы размером около 2 миллиметров. Она не была точной копией плазмы солнечной короны, но вела себя аналогично. В опытах применяли мишень плоскую и с волнистой поверхностью. Во втором случае плазма становилась неустойчивой, содержащиеся в ней магнитные поля пересоединялись и порождали нановспышку.

Энергия электронов в плазме при этом достигла 70,8 эВ. Если пересчитать в температуру, вещество было нагрето выше 800 000 °C — вдвое сильнее, чем с плоской мишенью.

По словам Суня, подобный процесс — неустойчивость Рэлея–Тейлора, приводящая к нановспышкам, — происходит и на Солнце. Более того, параметры, определявшие поведение плазмы в лаборатории, совпали с теми, что наблюдаются в областях нашей звезды с корональными дождями. Авторы провели компьютерное моделирование, которое это подтвердило.

В дальнейшем они хотят усовершенствовать эксперимент, чтобы нагревать плазму в объеме и точнее измерять ее параметры — чтобы сделать их более сопоставимыми с наблюдательными данными. «Важно проверять, что лаборатория правильно воспроизводит процессы, происходящие на Солнце», — заключает астрофизик.