Пытаясь понять, почему внешняя оболочка Солнца вращается медленнее, чем внутренние части, ученые из США предположили, что энергия, излучаемая Солнцем вовне, отталкивает его слегка назад, создавая достаточно сопротивления, чтобы тормозить. Эту гипотезу подкрепили новые наблюдения, показавшие, что мощный внешний слой звезды вращается медленнее, чем нижележащие слои. Результаты работы опубликованы в Physical Review Letters, сообщает Science.
Вращающееся Солнце скорее похоже на сваренное в мешочек яйцо, нежели на бейсбольный мяч. Его внешние части вращаются на 5% медленнее, чем внутренние, создавая сдвиг, где меняется скорость. Сам по себе этот факт давно известен, а вот его причины до сих пор неясны. Поэтому новая гипотеза, выдвинутая в статье за авторством ученых из нескольких университетов США, вызвала большой интерес.
Джеф Кун (Jeff Kuhn), ведущий автор статьи, физик из Института астрономии при Университете Гонолулу, полагает, что фотоны несут импульс, а значит, он должен влиять на свой носитель, ведь, согласно третьему закону Ньютона, на два взаимодействующих тела действуют равные силы. Действия этого импульса достаточно, чтобы замедлить вращение Солнца, полагает Кун. «Замедляются сначала его внешние части, а потом постепенно внутренние. Это просто вопрос времени. Впрочем, беспокоится о том, что светило остановит вращение, не нужно. Хотя выявленный эффект достаточен для остановки, но этот процесс занимает времени больше, чем жизнь Вселенной», — цитирует Куна Science.
Ученым удалось согласовать свою гипотезу с наблюдениями. Основываясь на количестве крутящего момента, сгенерированного торможением и вязкостью солнечной плазмы, ученые вычислили ожидаемые 2% разницы в скорости у линии сдвига между 150-километровой внешней оболочкой и внутренней частью толщиной 35000 км. Наблюдения с орбитальных аппаратов, таких как Обсерватория солнечной динамики NASA, следящая за Солнцем с 2010 года, подтвердили эти предсказания.
Полученные результаты основаны на новом способе изучения солнцетрясений. Годами гелиосейсмологи использовали вибрации на Солнце для изучения внутренней части светила. Группа Куна создала новую технологию использования вибрации для изучения внешнего края Солнца. Они использовали волны как маркеры движения, чтобы наблюдать за вращением Солнца, также и астрономы следят за прогрессом солнечных пятен через поверхность солнца. Но пятна видны только на поверхности звезды, а наблюдения за волнами на самом краю солнечного диска позволили ученым взглянуть на них в разрезе и проникнуть на несколько сотен км под поверхность. Они увидели в 3D, как этот самый внешний слой движется со временем.
Изучение края солнца таким способом позволило им измерить изменения на масштабе всего в 10 км. Для сравнения, гелиосейсмические данные из внутренней части звезды могут показать изменения только с увеличением 2000 км и более.
Эти результаты пригодятся для изучения объектов далеко за пределами Солнечной системы. «Это универсальный эффект. Пока звезда или галактика излучает всю ее энергию, она будет создавать этот крутящий момент, это торможение, который замедляет вращение», — сказал Кун. Это поможет понять жизненный цикл звезды, и как звездные вращения влияют на их магнитное поле. Особенно это полезно для понимания сил, которые влияют на поведение самых ярких звезд, из-за их высоких уровней энергии.
