Учёные получили наиболее подробные данные о гелиосферном токовом слое — крупнейшей связной структуре Солнечной системы. Этот гигантский волнообразный слой заряженных частиц формируется в области, где магнитное поле Солнца меняет полярность. Исследование провела команда Кэйити Огасавары из Юго-Западного исследовательского института с помощью совместной миссии ЕКА и NASA Solar Orbiter, сообщает Universe Today.
13 апреля 2023 года аппарат пересёк гелиосферный токовый слой на расстоянии 0,3 астрономической единицы от Солнца. Это примерно треть дистанции до Земли, поэтому наблюдения позволили изучить структуру до того, как её изменят взаимодействие с межзвёздным пространством и солнечным ветром. В сборе данных особенно важную роль сыграл датчик тяжёлых ионов SWA-HIS.
Аппарат зафиксировал не ровную магнитную границу, а многослойную область с неоднородностями магнитного поля и меняющимся давлением плазмы. Перед входом в основной слой приборы обнаружили резкое прекращение быстрых потоков электронов, известных как страали. Одновременно протоны солнечного ветра ускорились примерно на 50 километров в секунду, что может указывать на область магнитного пересоединения — процесса разрыва и перестройки магнитных линий с выбросом плазмы.
Соотношение различных зарядовых состояний углерода и кислорода при этом оставалось почти неизменным. Такие характеристики формируются вблизи Солнца и фиксируются на расстоянии примерно одной-двух солнечных радиусов, где ионы уже не могут легко захватывать или терять электроны. Полученные данные показывают, что магнитные возмущения в токовом слое не меняют эти показатели, благодаря чему учёные могут проследить их до области первоначального формирования.
Одновременно исследователи заметили резкое снижение отношения железа к кислороду. При приближении к центру токового слоя этот показатель стал похож на значение, характерное для фотосферы Солнца, а не для обычного солнечного ветра. Учёные связывают это с тем, что тяжёлые ионы железа долго удерживаются в замкнутых магнитных петлях, расположенных рядом с Солнцем, и под действием гравитации опускаются вниз до выброса плазмы в космическое пространство.
Кроме того, в гелиосферном токовом слое кислород неоднократно нагревался выше предела, соответствующего его массовому соотношению с протонами. Эти всплески совпадали с ростом отношения зарядовых состояний O7+ к O6+ и снижением аналогичного показателя для углерода. По предположению учёных, избирательный нагрев связан с альфвеновскими циклотронными волнами, которые передают энергию определённым ионам поперёк магнитного поля, тогда как альфа-частицы поглощают энергию, потенциально доступную атомам углерода.