Солнце вращается необычным образом. Его экватор делает полный оборот примерно за 25 дней, тогда как полюсам требуется около 35 дней. Такое явление называют дифференциальным вращением и считают одной из характерных особенностей нашей звезды.
На протяжении десятилетий астрофизики полагали, что по мере старения звезды этот механизм должен меняться. Теоретические модели предполагали, что из-за потери углового момента со звёздным ветром вращение постепенно замедляется, а потоки горячего газа внутри звезды перестраиваются. В результате полюса должны начать вращаться быстрее экватора — это состояние получило название «антисолнечного» дифференциального вращения. Однако за 45 лет наблюдений астрономы так и не обнаружили ни одной звезды, где происходило бы подобное «переключение». Теория предсказывала, что такое явление должно быть распространённым, но наблюдения постоянно давали отрицательный результат.
Исследователи из Нагойского университета в Японии считают, что нашли объяснение этому противоречию. Команда использовала самый мощный суперкомпьютер страны, Fugaku, для моделирования внутренней структуры звёзд солнечного типа с крайне высоким разрешением. В новой модели каждая звезда была разделена на 5,4 миллиарда точек сетки. Это позволило одновременно отслеживать движение горячей плазмы и поведение магнитных полей. В более ранних моделях использовалось значительно меньшее разрешение, поэтому магнитные поля фактически исчезали из расчётов и считались незначительным фоновым фактором. Когда же учёные учли магнитные поля с высокой точностью, выяснилось, что они играют ключевую роль. Сильные магнитные структуры вместе с турбулентным движением горячего газа препятствуют изменению схемы вращения звезды. Даже при замедлении вращения экватор продолжает вращаться быстрее полюсов.
По словам профессора Хидеюки Хотты, одного из авторов исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy, звезды действительно постепенно теряют скорость вращения, но магнитные поля не позволяют системе перейти к «антисолнечному» режиму.
Более точное понимание взаимодействия вращения и магнитных полей может помочь решить и другую давнюю загадку солнечной физики — происхождение 11-летнего цикла солнечных пятен. Эти процессы также влияют на магнитную активность звезды на протяжении миллиардов лет.
От поведения магнитных полей зависит космическая погода и условия в планетных системах. Поэтому новые модели могут помочь уточнить прогнозы о том, как эволюция звезды влияет на пригодность окружающих её планет для жизни.
Солнце вращается подобным образом уже около 4,6 миллиарда лет. Если выводы исследователей верны, его экватор будет и дальше немного опережать полюса в скорости вращения ещё миллиарды лет — благодаря магнитным полям, пронизывающим недра звезды и стабилизирующим её динамику.
