• 27.11.2021 05:37

    Астрономы решили парадокс солнечного натрия

    Автор:beron

    Авг 31, 2021 ,
    Астрономы решили парадокс солнечного натрия

    Астрономы решили парадокс солнечного натрияАстрономы решили парадокс солнечного натрияАстрономы решили парадокс солнечного натрияАстрономы решили парадокс солнечного натрияАстрономы решили парадокс солнечного натрия

    Vasco Henriques, Ainar Drews/University of Oslo

    Астрономы смогли разрешить парадокс солнечного натрия, который существовал более 20 лет. Им удалось теоретически доказать, что линейная поляризация излучения на длине волны линии поглощения D1 натрия в атмосфере Солнца возникает и при наличии магнитных полей с напряженностью в несколько гауссов, при этом расчеты согласуются с данными наблюдений за Солнцем. Статья опубликована в Physical Review Letters.

    Большая часть излучения Солнца, который доходит до нас из его спокойных в плане активности областей (за пределами солнечных пятен), имеет линейную поляризацию, особенно близко к краю диска звезды. Объясняется это рассеянием анизотропного излучения (интенсивность которого зависит от направления) Солнца в его атмосфере. Если говорить про спектральные линии, то поляризация излучения возникает, когда создается дисбаланс населенности энергетических уровней и квантовой интерференции между магнитными подуровнями атомов солнечной атмосферы, поглощающих падающее на них излучение (анизотропная оптическая накачка). 

    В 1998 году было обнаружено, что существует поляризация излучения на длине волны линии поглощения натрия D1 (она входит в широко известный «натриевый дублет» в спектре поглощения Солнца), которую можно объяснить только учитывая сверхтонкую структуру атома натрия и предположив, что более низкий энергетический уровень, соответствующий основному состоянию натрия, обладает значительной поляризацией. Однако в этом случае нижняя хромосфера нашей звезды должна быть практически не намагниченной (магнитные поля на уровне несколько миллигауссов), что противоречит результатам наблюдений, а также теоретическим соображениям в области физики плазмы, требующих наличия полей гауссового масштаба, из-за чего возник парадокс. 

    Решение парадокса солнечного натрия необходимо для понимания физических процессов в солнечной хромосфере, которые будут моделироваться на основе будущих детальных спектрополяриметрических наблюдений при помощи телескопов нового поколения, таких как DKIST.

    Группа астрономов во главе с Эрнестом Альсином Баллестером (Ernest Alsina Ballester) из исследовательского института IRSOL в Швейцарии опубликовала работу, в которой попыталась разрешить парадокс солнечного натрия, промоделировав поляризацию солнечного излучения в линиях дублета натрия. Ученые использовали недавно разработанную теорию атомно-фотонных взаимодействий, что позволило учитывать корреляции между состоянием фотонов до и после рассеяния (явление частичного перераспределения частот) при наличии столкновений атомов и магнитных полей. Таким образом, модель впервые учитывала детали спектральной структуры излучения вместе с влиянием магнитных полей произвольной силы и упругих столкновений в реалистичной атомной модели, включающей сверхтонкую структуру. 

    Астрономы решили парадокс солнечного натрияАстрономы решили парадокс солнечного натрияАстрономы решили парадокс солнечного натрияАстрономы решили парадокс солнечного натрияАстрономы решили парадокс солнечного натрия

    а) Диаграмма Гротриана для рассматриваемой в работе модели атома натрия, b) Теоретические профили интенсивности линий D2 и D1.

    Ernest Alsina Ballester et al. / Physical Review Letters, 2021

    Результаты моделирования и расчеты, которые сравнивались с данными наблюдений при помощи поляриметра ZIMPOL-3 за спокойной областью, близкой к краю диска Солнца, показали, что линейная поляризация излучения на длине волны линии D1 способна возникать в отсутствие какой-либо поляризации основного состояния натрия, даже при наличии магнитных полей с напряженностью 15 гауссов, что и требуют текущие модели солнечной атмосферы.

    Исследователи отмечают, что моделирование проводилось для несколько идеализированной одномерной статической модели солнечной атмосферы — в реальности будет заметно влияние неоднородности параметров плазмы. Тем не менее, работа все равно позволяет решить парадокс солнечного натрия и, по мнению ученых, поможет при исследовании магнитных полей солнечной хромосферы в текущую эру солнечных телескопов с большой апертурой.

    Ранее мы рассказывали о том, как астрономы нашли долгопериодические тороидальные колебания Солнца и зарегистрировали гидродинамические гравитационные волны, распространяющиеся внутри Солнца — их искали более 40 лет.

    Александр Войтюк

    Источник: nplus1.ru



    голоса

    Рейтинг статьи




    Adblock test .

    Источник
    Автор: Алексей Филатов