Астрономы опубликовали самые детальные в истории снимки поверхности Солнца

Астрономы представили самые детализированные изображения фотосферы — видимой поверхности Солнца — за всю историю наблюдений. Снимки получены с помощью крупнейшего в мире наземного солнечного телескопа имени Дэниела Иноуэ (Daniel K. Inouye Solar Telescope, DKIST), расположенного на острове Мауи в Гавайях. Исследование опубликовано 5 августа в журнале Nature.

Историческое наблюдение в последние минуты рабочего времени

Ключевые данные были собраны 14 апреля 2025 года, когда у астрономов оставались считанные минуты работы на телескопе, а небо стремительно затягивало тучами, которые вот-вот вынудили бы закрыть защитные жалюзи обсерватории. Несмотря на неблагоприятные условия, ученым удалось сделать серию необыкновенных снимков с беспрецедентным разрешением — один пиксель на изображениях соответствует примерно 20 км солнечной поверхности.

Телескоп DKIST, начавший полноценную работу в 2022 году, оснащен главной зеркалом диаметром 4 метра и системой адаптивной оптики, компенсирующей атмосферную турбулентность. Это позволяет различать детали размером в несколько десятков километров на расстоянии 150 млн км.

«Звёздная ночь» Ван Гога и «Большая волна» Хокусая на Солнце

На новых кадрах исследователи обнаружили динамичные перистые узоры, расходящиеся по поверхности звезды. Эти спиралевидные, подобные водоворотам структуры напомнили ученых знаменитой картине Винсента Ван Гога «Звёздная ночь» и гравюре Кацусики Хокусая «Большая волна в Канагаве».

Как объясняет астрофизик Дэвид Куридзе из Национальной солнечной обсерватории (NSO), ведущий автор исследования: «Эти узоры встречаются повсеместно — в облаках, океанских течениях и во всей Вселенной. Хрестоматийный пример — "Звездная ночь" Ван Гога, где вихревые структуры неба поразительно похожи на турбулентные образования. Схожая параллель прослеживается и в гравюре Хокусая — там гребни волн изгибаются точно так же, как характерные "барашки" неустойчивости Кельвина–Гельмгольца».

Первое наблюдательное подтверждение неустойчивости Кельвина–Гельмгольца

Главным научным результатом стало первое в истории прямое зафиксирование неустойчивости Кельвина–Гельмгольца (KHI) на поверхности Солнца. Это хорошо известное физическое явление возникает, когда два потока жидкости или газа движутся друг относительно друга с разной скоростью — подобно волнам, возникающим при порыве ветра над водой.

Хотя существование KHI в солнечной фотосфере давно предсказывалось теоретически, зафиксировать его в таком разрешении удалось впервые. На обработанных снимках паттерны обнаружены, по словам соавтора Фридриха Вёгера из NSO, «буквально повсюду».

• Средний диаметр выявленных вихрей составляет 65 км
• Самые маленькие идентифицированные образования не превышают 25 км
• Вихри формируются на границах гранул — ячеек диаметром 500–2000 км, представляющих собой потоки раскаленной плазмы, поднимающиеся из солнечных недр
• Наблюдаемые гранулы находились либо рядом с солнечным пятном, либо вблизи поров — более мелких темных участков

По словам Вёгера, «обнаружение и отслеживание развития вихрей KHI размером 25 километров на Солнце сродни наблюдению за движением муравья на земле с расстояния 160 км». Ученый подчеркивает: «На таком уровне оно никогда не наблюдалось» — ни на Солнце, ни на других планетах, где подобные эффекты также встречаются (Юпитер, Сатурн).

Ключ к главной загадке солнечной физики — нагреву короны

Ученые предполагают, что неустойчивость Кельвина–Гельмгольца играет ключевую роль в рассеянии и переносе тепла, а также может влиять на магнитные поля, порождающие корональные дыры, вспышки и прочие проявления солнечной погоды. По мнению Вёгера, магнитное поле Солнца, возможно, испытывает воздействие KHI по всей своей поверхности.

Профессор Майкл Уитленд из Сиднейского университета отмечает: «Одна из главных загадок солнечной астрофизики — нагрев короны. Вполне вероятно, что неустойчивость Кельвина–Гельмгольца вносит свой вклад в этот процесс». Внешняя атмосфера Солнца (корона) раскалена до миллионов градусов, в то время как сама поверхность (фотосфера) имеет температуру около 6000 °C — это противоречие остается одной из центральных проблем солнечной физики.

Значение для прогнозирования космической погоды

Новые данные проливают свет на механизмы накопления магнитной энергии, которая приводит к солнечным вспышкам и корональным выбросам массы (CME). При столкновении с Землей они могут вызывать геомагнитные бури, искажающие сигналы радиосвязи и GPS, а также дают возможность наблюдать полярные сияния.

«Чтобы лучше понимать и в конечном счете прогнозировать самые разрушительные проявления солнечной активности, необходимо разобраться в крошечных физических процессах, которые стоят за ними», — резюмирует Фридрих Вёгер. Открытие впервые позволяет увидеть один из таких фундаментальных процессов с беспрецедентной детализацией, что станет важным шагом к улучшению моделей космической погоды и защиты наземной и орбитальной инфраструктуры.