Самый верхний солнечный слой замедляется, и астрономы полагают, что в этом виновата специальная теория относительности.
Хотя Солнце – ближайшая звезда, оно до сих пор скрывает множество тайн. Но одна загадка может остаться в прошлом. В этом поможет теория, предложенная в 1905 году Альбертом Эйнштейном.
20 лет назад солнечные исследователи поняли, что верхний слой вращается медленнее, чем остальная часть. Это странно. Известно, что вращение происходит быстрее на экваторе, чем на полюсах («дифференциальное вращение»), но сложно принять, что у Солнца такой вялый верхний слой. Это словно есть какая-то сила, пытающаяся удержать его на месте.
Сейчас ученые из Университета Гавайев Института астрономии в Бразилии и Стэндфордского университета, возможно, наткнулись на ответ. Все сводится к фундаментальной физике. Кажется, что солнечный свет вырабатывает тормозной эффект на поверхностных слоях.
«В ближайшее время Солнце не остановится. Но мы обнаружили, что излучение, нагревающее Землю, приостанавливает Солнце из-за специальной теории относительности», – сообщил Джефф Кун.
Теория предсказывает, что фотоны, которые несут электромагнитную силу (свет), также содержат небольшое количество импульса. Если у вас достаточно фотонов, идущих от объекта, то они приносят больше импульсов. В случае с 4-х миллиард-летним светилом, поверхность потеряла много импульса, вызвав торможение верхних 5%. Этот механизм, называемый эффектом Пойнтинга-Робертсона, наблюдается в межпланетной пыли, которая чувствует сопротивление солнечного излучения, заставляя падать из Пояса астероидов в Солнечную систему.
Что влияет на пыль, то неизбежно отражается на коктейле из раскаленного газа в верхних слоях. А сопротивление от фотонов создает таинственный эффект.
Используя данные, сделанные за несколько лет Обсерваторией солнечной динамики (ОСД), ученые измерили волны, чтобы точно отследить замедляющийся участок. Этот метод («гелиосейсмология») похож на измерение землетрясения. Материал этих сейсмических волн проходит через изменения волны, поэтому сейсмологи могут «видеть» под землей.
Солнце – это не твердая планета, сделанная из камня и металла, но его внутренняя плазма также позволяет волнам путешествовать, создавая колебания на поверхности, которые можно отследить. Поэтому гелиосейсмология позволяет исследователям «видеть» нашу звезду, раскрывая подробности о ее интерьере. С ее помощью и использовав данные о магнитном поле, мы сможем оценить, сколько сопротивления специальной теории относительности присутствует на поверхности Солнца.
«Это незначительный момент, замедляющий процесс. Но за 5 миллиардов лет он заметно повлиял на внешние 35000 км (22000 миль)», – сказал Кун.
Используя Солнце, как лабораторию для других звезд, команда Куна полагает, что подобный эффект происходит на всех объектах и может оказать сильное влияние на звездную эволюцию. Солнечные астрономы заинтересованы в том, чтобы понять, как солнечное замедление воздействует на его магнитное поле. Так как магнетизм влияет на космическую погоду (солнечные вспышки и корональные выбросы могут помешать работе спутников и электросетей), это исследование может сыграть ключевую роль в понимании солнечного воздействия на Землю.