Телескоп DKIST зафиксировал аномальные спектральные линии в затухающей солнечной вспышке

19 августа 2022 года астрофизики, используя возможности солнечного телескопа имени Дэниела К. Иноуэ (DKIST), расположенного на Гавайях, зафиксировали затухающие остатки солнечной вспышки класса C. В ходе наблюдений были выявлены аномальные спектральные линии ионизированного кальция (Ca II H) и водорода-эпсилон, которые впервые удалось детально исследовать на стадии спада активности вспышки.

Проведенный анализ показал, что интенсивность этих линий существенно превышает теоретические предсказания существующих моделей. Это свидетельствует о том, что современные представления о процессах нагрева солнечной атмосферы требуют уточнения.

Анализ хромосферы через спектральные данные

Спектральный анализ позволяет ученым точно определить, как именно излучается и поглощается свет. В данном случае изучение линий кальция II H и водорода-эпсилон предоставило уникальную информацию о состоянии хромосферы — переходного слоя между фотосферой и солнечной короной. Эти спектральные показатели служат маркерами ионизации кальция и динамики магнитных полей непосредственно в зоне протекания вспышки.

Ранее проведение подобных замеров было затруднено из-за недостаточных технических возможностей оборудования. Высокое разрешение телескопа DKIST позволило выявить слабые стороны текущих физических моделей Солнца. Хотя используемые алгоритмы в целом верно описывают общие характеристики вспышек, они оказались неспособны объяснить наблюдаемые различия в яркости и ширине линий, особенно на этапе их угасания.

Видимое изображение Солнца от 19 августа 2022 года, демонстрирующее солнечные пятна и их активные области, включая пятно 3078, где обсерватория DKIST наблюдала необычные спектральные линии. Источник: CESAR Helios Observatory

Стадия угасания: почему модели ошибаются?

Солнечная вспышка традиционно подразделяется на три фазы: подготовительную, импульсную и стадию угасания (затухания). Логично предполагать, что на последнем этапе выделение энергии снижается, а область вспышки постепенно остывает. Однако данные DKIST зафиксировали неожиданную картину: линии кальция II H и водорода-эпсилон оставались крайне интенсивными и сложными даже тогда, когда активность вспышки должна была идти на спад.

Данные были получены путем синхронной работы спектрополяриметра и широкополосного визуального прибора высокого разрешения. Сравнение полученных результатов с теоретическими расчетами показало, что, несмотря на частичное совпадение данных по линии водорода-эпсилон, модель не смогла достоверно воспроизвести поведение линии кальция II H. Это расхождение — прямой сигнал к необходимости пересмотра механизмов нагрева солнечной атмосферы.

В ближайшем будущем ученые планируют продолжить мониторинг солнечной активности с помощью DKIST. Новые массивы данных должны помочь в доработке моделей, что позволит лучше понять природу нагрева солнечной короны и хромосферы на всех этапах вспышечных процессов.