Астрофизики объяснили, почему поверхность Солнца вращается медленнее ядра

Детальные наблюдения позволили создать теорию, описывающую зависимость скорости вращения слоев Солнца от глубины. Оказалось, что внешняя часть толщиной примерно 5% от радиуса движется медленнее, так как фотоны «уносят» угловой момент из этой области. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Солнце вращается вокруг своей оси со скоростью примерно один оборот в месяц, но это вращение не похоже на твердотельное вращение, например Земли, так как в случае звезды оно зависит от широты. 20 лет назад ученые также открыли, что внешние слои Солнца вращаются примерно на 5% медленнее остальной части, однако объяснение этот факт получил только сейчас. «Солнце не прекратит вращение в ближней перспективе, но мы обнаружили, что то же самое излучение, что греет Землю, притормаживает вращение из-за эффектов специальной теории относительности Эйнштейна, начиная с внешних слоев», — говорит ведущий автор Джефф Кун.

Группа исследователей из Института астрономии Гавайского университета, бразильского Государственного университета Понта Гросса и Стэнфордского университета в США использовали данные Обсерватории солнечной динамики (NASA SDO) для изучения уменьшения скорости вращения во внешних 150 километрах Солнца. Команда наблюдала за рябью вещества на различных глубинах, что стало возможно благодаря фильтрам и различным температурам слоев. «Это аналогично определению течений, наблюдая волны на поверхности океана», — поясняет Кун.

Ученые создали модель для объяснения данных. Фотоны создаются в плотном ядре Солнца, где плазма ведет себя очень похоже на твердое тело. По пути наружу кванты света взаимодействуют и обмениваются угловым моментом с внешними, более разреженными и быстродвижущимися, слоями, подверженными турбуленции. В глубине Солнца фотоны рассеиваются так часто, что они не успевают набрать угловой момент, но во внешних слоях с меньшей плотностью взаимодействие приводит к потере углового момента плазмой. «Этот крутящий момент не велик, но за 5 миллиардов лет существования Солнца он оказал влияние на внешние слои толщиной 35 000 километров», — добавляет Кун.