Солнечным ветром обычно называют непрерывный поток заряженных частиц плазмы, вырывающийся с поверхности нашей звезды. Если он движется со скоростью более 500 километров в секунду, его считают "быстрым", а если нет — "медленным". Когда этот ветер достигает атмосферы Земли, в определенных условиях он может создавать явление известное как Северное сияние. Но когда в ходе выброса корональной массы разом высвобождается большее количество частиц, спутникам и системам связи грозит значительный ущерб.

Несмотря на десятилетия наблюдений, источники и механизмы, которые высвобождают, ускоряют и транспортируют плазму, до конца не изучены. Особенно много вопросов вызывает медленный ветер.

В 2020 году Европейское космическое агентство (ЕКА) при поддержке НАСА запустило к нашей звезде аппарат Solar Orbiter. Помимо получения самых близких и подробных изображений Солнца, одна из основных целей миссии — измерить и связать солнечный ветер с областью его происхождения на поверхности светила.

На борту Solar Orbiter, описанного как "самая сложная научная лаборатория, когда-либо отправлявшаяся к Солнцу", имеется десять различных научных инструментов. Некоторые из — для сбора и анализа образцов солнечного ветра, когда он проходит мимо космического корабля. Есть и приборы, предназначенные для получения высококачественных изображений активности на поверхности звезды.

Объединив фотографические и инструментальные данные, ученые впервые смогли более четко определить, где зарождается медленный солнечный ветер. Это помогло им выяснить, как он может покинуть поверхность и начать свое путешествие в гелиосферу – гигантский пузырь, который защищает нашу Солнечную систему от межзвездной радиации.

"Изменчивость потоков солнечного ветра, измеренная космическим кораблем вблизи Солнца, дает нам много информации об их источниках, — объясняет Стеф Ярдли из Университета Нортумбрии, который возглавил исследование. — И хотя прошлые исследования прослеживали происхождение плазмы, они делали это гораздо ближе к Земле, где изменчивость уже утрачена".

Считается, что разница между скоростью быстрого и медленного солнечного ветра обусловлена областями солнечной короны, из которых они происходят.

Регионами открытой короны называют участки, где линии магнитного поля касаются  Солнца только одним концом, а, другим уходя в космос. Тем самым создается дорога для выхода солнечного материала. Эти области более прохладные и считаются источником быстрого солнечного ветра. Закрытая же корона — это области, где линии магнитного поля соединены с солнечной поверхностью на обоих концах. Они выглядят как большие яркие петли, образующиеся над магнитно-активными областями. 

Время от времени они разрываются, предоставляя солнечному материалу кратковременную возможность выйти наружу, прежде чем снова соединиться и сформировать замкнутый контур. Обычно это происходит в областях, где встречаются открытая и закрытая короны. По крайней мере это теория, проверка которой стала одной из целей Solar Orbiter.

Одним из способов, которым воспользовалась группа ученых стало измерение "состава" потоков солнечного ветра: комбинация тяжелых ионов различается в зависимости от происхождения. Используя инструменты на борту Solar Orbiter, команда смогла проанализировать активность, происходящую на поверхности Солнца, а затем сопоставить ее с потоками солнечного ветра, собранными космическим кораблем. В итоге подтвердить теорию помогли именно изображения, сделанные космическим аппаратом.

Как объясняет Ярдли: "Изменчивый состав солнечного ветра, измеренный на Solar Orbiter, соответствовал изменению состава источников в короне. Тяжелые ионы и электроны предоставили убедительные доказательства того, что это обусловлено ​​не только различными областями источника, но также и процессами пересоединения, происходящими между замкнутыми и разорванными петлями в короне".

Говоря о будущих планах исследований, ученый сообщил о намерении проанализировать и другие данные космического аппарата, а также провести сравнение с наборами данных из других близких миссий, таких как солнечный зонд Parker.

Научная статья опубликована в журнале Nature Astronomy.