Слабая ударная волна на Солнце разгоняет электроны до 122 кэВ экспресс
Ударная волна в короне Солнца похожа на звуковой удар от самолёта, только вместо воздуха — раскалённая плазма, а вместо звука — скачок плотности и магнитного поля. 10 марта 2024 года такая волна прошла по западной части солнечного диска. Она была настолько слабой, что её скорость лишь на полпроцента превышала местную скорость магнитных волн (число Маха около 1,005). Казалось бы, такая «тихая» волна не способна ничего разогнать.
Но когда волна добралась до области, где силовые линии магнитного поля не замыкались обратно на Солнце, а уходили в межпланетное пространство, всё изменилось. Там волна ударила по открытым линиям почти перпендикулярно. В этот момент радиотелескопы поймали всплески, похожие на частые «ёлочки» на динамическом спектре — так выглядят пучки электронов, выброшенные вдоль магнитных линий. По наклону этих «ёлочек» оценили энергию электронов: от 75 до 122 килоэлектронвольт. Для сравнения, энергия частиц в пламени свечи — доли электронвольта.
Этот случай важен: раньше считалось, что для ускорения частиц нужны сильные ударные волны от мощных вспышек. Здесь же волна была едва заметной, но геометрия поля — открытые линии, перпендикулярные фронту, — сделала своё дело. Значит, даже слабые возмущения в короне могут вносить вклад в поток энергичных частиц, которые потом долетают до Земли и влияют на космическую погоду.
Так тихая волна, почти не отличимая от фона, напомнила: в физике Солнца важна не только сила удара, но и то, куда он направлен. Открытая дверь иногда важнее кулака.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2603.23335
Extreme ultraviolet (EUV) waves are global waves in the solar corona which can accelerate particles. The efficiency of the acceleration depends on local plasma characteristics e.g. Alfv\'en speed and the geometry of the magnetic field. This shock-driven particle acceleration can produce radio signatures such as Type II radio bursts and herringbone emission. Here we investigate signatures of particle acceleration by a weak coronal shock on 10 March 2024. In particular, we combine EUV images with radio imaging and spectral observations to determine how and where this weak shock could accelerate energetic particles. A potential field source surface extrapolation was used to examine the pre-eruption ambient magnetic field while the evolution of the global wave was probed using running difference and base difference EUV images. The EUV images enabled the speed and Alfv\'en Mach number of the EUV wave to be characterised. The combination of radio images and dynamic spectra provide evidence of beams of shock-accelerated electrons localised to a dimming region at the time the EUV wave passes through it. The speeds and energies of these electrons were estimated from the drift rates of their herringbones. The EUV wave initially propagated West, channelled by loop systems, before changing direction northward. From the EUV intensity jump at the wavefront, the Alfv\'en Mach number was estimated to be approximately 1.005 at the time that the herringbones were produced. The herringbone drift rates revealed accelerated electron energies of 75-122 keV, using Newkirk density models with scaling factors of 1.3-2.6. These observations suggest that the weak lateral shock impacted quasi-perpendicular open field in a dimming region, enabling localised particle acceleration. This indicates that the geometry of the ambient magnetic field relative to the shock strongly governs where particles can be accelerated.
Энергия 122 кэВ означает, что электрон летит со скоростью около 60% скорости света. Если бы такой электрон мог бежать по проводу, он бы обогнул Землю за секунду.
В романе Артура Кларка «Солнечная буря» поток ускоренных частиц от Солнца выводит из строя технику на Земле — как раз тот сценарий, который изучают по таким наблюдениям.