Ядро Солнца вращается в четыре раза быстрее его поверхности

После четырех десятилетий поиска ученые нашли доказательства существования на Солнце определенного типа сейсмических волн благодаря совместному проекту Европейского космического агентства (ESA) и NASA – обсерватории SOHO. Эти низкочастотные волны, называемые g-модами, показывают, что солнечное ядро вращается примерно в четыре раза быстрее, чем его поверхность.

«Это, безусловно, самый важный результат SOHO за последнее десятилетие», – сказал Бернхард Флек, ученый проекта SOHO.

Подобно тому, как сейсмологи изучают структуру Земли, исследуя явления, так или иначе связанные с возникновением землетрясений, ученые, пытающиеся понять Солнце, используют гелиосейсмологию для изучения внутренней структуры нашей звезды, отслеживая движение волн.

Ученые долго думали, что гравитационные волны, или g-моды, содержат ключ к изучению вращения ядра нашей звезды. Но их трудно найти, потому что у них нет четких сигнатур на поверхности Солнца. С другой стороны, звуковые волны, также называемые волнами давления или р-модами, легко обнаружить на поверхности, но они не дают никакой информации о вращении ядра ​​Солнца.

«Мы искали эти неуловимые g-волны на Солнце более 40 лет, и, хотя предыдущие попытки намекали на их обнаружение, окончательных доказательств не было. Наконец, мы однозначно нашли их подпись», – рассказывает Эрик Фоссат, ведущий автор исследования из Обсерватории Лазурного берега (Франция).

Эрик Фоссат и его коллеги использовали данные, собранные за 16,5 лет с помощью инструмента GOLF на SOHO. Применяя различные аналитические и статистические методы, они смогли выявить характерный отпечаток g-мод на более легко обнаруживаемых p-модах.

Исследователи изучили поверхностные акустические волны в атмосфере Солнца, некоторые из которых проникают в ядро звезды, где взаимодействуют с гравитационными волнами. Из этих наблюдений были обнаружены вращательные движения солнечного ядра. Ученые точно определили время, за которое акустическая волна перемещается от поверхности до центра Солнца и обратно, и что гравитационные волны оказывают незначительно влияние на это движение.

Отпечаток g-волн предполагает, что солнечное ядро совершает один оборот примерно за одну неделю, что почти в четыре раза быстрее, чем поверхность Солнца и промежуточные слои, которые имеют периоды вращения от 25 дней на экваторе до 35 дней на полюсах. Обнаружение сигнатуры вращения солнечного ядра открывает новый набор вопросов для исследователей нашей звезды, например, как взаимодействуют по-разному вращающиеся слои Солнца, и что мы можем узнать о составе ядра на основе его вращения.

«G-моды ранее были обнаружены у других звезд, и теперь благодаря SOHO мы, наконец, нашли убедительное доказательство их присутствия на Солнце. Очень важно получить первое косвенное измерение скорости вращения ядра нашего светила», – заключил Эрик Фоссат.

Наиболее вероятное объяснение такого различия заключается в том, что более быстрое вращение ядра сохранилось с момента формировалось Солнца около 4,6 миллиардов лет назад, а верхние слои со временем были заторможены солнечными ветрами и солнечными пятнами.