Солнце постоянно выбрасывает в космос потоки заряженных частиц. Они движутся с огромными скоростями, порождая радиоволны, которые могут рассказать о том, что происходит в недрах нашей звезды гораздо больше, чем кажется на первый взгляд. Ученые давно заметили, что некоторые радиосигналы ведут себя не так, как предсказывают классические модели. Недавние наблюдения зонда Parker Solar Probe позволили связать эти аномалии с невидимыми магнитными структурами, которые меняют траекторию движения частиц прямо у поверхности Солнца. О том, как радиовсплески помогают заглянуть туда, куда не добраться даже самым смелым космическим аппаратам, и пойдет речь.

 

Радиовсплески: язык солнечной погоды

Когда на Солнце происходит вспышка, она разгоняет электроны до субсветовых скоростей. Эти частицы летят вдоль силовых линий магнитного поля и, проходя через разреженную плазму, генерируют радиоизлучение. Такие сигналы называют всплесками III типа. Они напоминают свист, который быстро меняет свою частоту: от высоких тонов вблизи Солнца до низких на расстоянии в десятки миллионов километров. По тому, как меняется частота, ученые судят о плотности плазмы и о конфигурации магнитных полей, через которые прошел электронный пучок. Но, как выяснилось, некоторые всплески ведут себя непредсказуемо.

 

Необъяснимые колебания частоты

Долгое время считалось, что скорость изменения частоты (дрейф) должна плавно уменьшаться по мере удаления электронов от Солнца. Однако, если присмотреться к динамическим спектрам, можно заметить тонкие детали — строки, утолщения, резкие скачки. Такие «зазубрины» часто объясняли локальными уплотнениями плазмы. Но иногда дрейф мог вообще остановиться, а потом пойти в обратную сторону. Это уже было похоже не на случайную рябь, а на следствие влияния крупных магнитных структур, которые заставляют частицы закручиваться и даже возвращаться. Исследователи заподозрили, что виноваты так называемые «переключения» магнитного поля — switchbacks, которые зонд Parker Solar Probe уже находил вблизи Солнца.

 

Данные с близкого расстояния

Чтобы проверить догадку, группа астрофизиков проанализировала 24 межпланетных всплеска III типа, зарегистрированных аппаратом Parker Solar Probe за одну неделю в 2025 году. Результаты опубликованы в The Astrophysical Journal. Ученые перевели пиковые частоты в расстояние от Солнца и сравнили с теоретической кривой. Отклонения больше 0,57 солнечного радиуса считались реальным сигналом. Вот что показал анализ:

• половина из 24 всплесков (ровно 50 %) имела отклонения выше порога шума;
• средняя величина смещения составила 1,1 солнечного радиуса;
• такие сдвиги могут быть вызваны изменениями плотности плазмы на 10–30 % либо отклонением магнитного поля на угол от 23 до 88 градусов;
• размер области, где происходят эти искажения, — от 1,8 до 6,4 радиуса Солнца.

 

Магнитное поле или плотность?

Следующим шагом стало моделирование. Исследователи провели симуляции и обнаружили, что четыре из 24 всплесков демонстрировали полный набор признаков, характерных для поворота магнитной силовой линии, а не для уплотнения плазмы. Дело в том, что для создания такого же эффекта за счет изменения плотности понадобились бы слишком большие и маловероятные скачки. А вот перегиб линий поля, когда они резко «складываются» и разворачиваются, — явление, которое Parker Solar Probe уже не раз фиксировал напрямую. Получается, что по радиовсплескам можно узнавать о таких невидимых структурах на расстоянии, не отправляя зонд прямо в опасную зону.

«Мы видим, что изменения в профиле всплесков III типа могут быть вызваны как магнитными флуктуациями, так и колебаниями плотности, но именно магнитные отклонения объясняют большинство аномалий. Это превращает радионаблюдения в удобный удаленный инструмент для изучения ближайших окрестностей Солнца», — пояснил Дэниел Л. Кларксон, ведущий автор работы.

 

Практическая ценность открытия

Умение различать природу искажений в радиосигналах важно не только для фундаментальной физики. Солнечные радиовсплески часто мешают работе спутниковой связи и навигации. Если ученые научатся по ним быстрее определять, что происходит на линии между Солнцем и Землей, прогноз космической погоды станет точнее. Кроме того, такой метод позволяет исследовать структуру магнитного поля в тех областях короны, куда ни один космический аппарат пока не заглядывал. Уже сейчас понятно, что старые модели, где все частицы летят строго радиально, требуют серьезной доработки.

Наблюдения с Parker Solar Probe продолжаются. Чем ближе зонд будет подходить к Солнцу, тем больше неожиданных подробностей о поведении плазмы и магнитных полей мы узнаем. И, скорее всего, радиовсплески еще не раз помогут открыть что-то новое — главное, уметь правильно расшифровывать их «язык».