Novinky
Na čem pracujeme: Nárůst kontinua ve slunečních erupcích: nové možnosti jejich předpovědí?
Sluneční erupce jsou nejenergetičtějšími projevy aktivity našeho Slunce, tedy procesů souvisejících se změnami organizovaných magnetických polí. Erupce připomínají povodně: probíhají rychle, způsobí kompletní přestavbu svého bezprostředního okolí a předpovědět je lze pouze statisticky. Tedy můžeme (s vysokou mírou úspěšnosti) říci, že např. v následujícím týdnu dojde na Slunci k velké erupci, už nedokážeme ale říci, kdy přesně to bude a jak moc bude mohutná. U povodní jsme na tom přeci jen trochu lépe – lze před nimi alespoň krátkodobě varovat. To u erupcí možné není. Tedy prozatím. Nejnovější výsledky týmu P. Kotrče z ASU naznačují, že by se přinejmenším tento aspekt mohl v nejbližší době změnit.
Úspěšné předpovědi sluneční aktivity jsou tím hlavním dlouhodobým cílem slunečního výzkumu. Erupce jsou obvykle spojeny s výrony horké hmoty do koróny a dále do meziplanetárního prostoru. Tyto plazmoidy vyvolávají v okolí Země geomagnetické bouře, jež mají bezprostřední vliv na technologie, na nichž jsme každodenně závislí. Na telekomunikace, na dodávky elektrické energie.
Vzhledem k tomu, že v erupcích dochází k ohřátí materiálu na velmi vysoké teploty až desítek milionů stupňů, takto horká látka se projevuje vlastním zářením především v ultrafialové a rentgenové oblasti spektra. Objeví se i záření optické, jak svazky urychlených částic bombardují nižší vrstvy atmosféry a nutí ji zářit ve vlnových délkách, jež jsou danému materiálu vlastní. Tedy pro chromosféru se jedná především o známé spektrální čáry Balmerovy série. U některých erupcí se pozoruje i spojité záření v optickém oboru (tzv. bílé světlo) – pak mluvíme o bílých erupcích a ty jsou obzvláště zajímavé.
Není totiž zcela zřejmé, jak ono bílé záření vzniká. Tradiční vysvětlení říká, že v tomto případě jsou elektronové svazky tak energetické, že proniknou až do fotosféry a přinutí ji zářit v kontinuu. Jenže některé teoretické práce ukazují, že elektrony pronikají do hlubokých vrstev velmi neochotně a navíc by jich muselo být velké množství – pesimisté dokonce tvrdí, že pro tento klasický mechanismus vzniku bílé erupce je zapotřebí více elektronů než jich je v celé koróně. Alternativní hypotéza vysvětluje bílé světlo rekombinací vodíku v chromosféře. To by bylo velmi elegantní vysvětlení, znamenalo by to však, že prakticky každá erupce musí být bílá. Jen to u většiny z nich nepostřehneme.
Pavel Kotrč a jeho tým zkonstruovali zařízení, které by do problému mohlo vnést svěží vítr. Oba nastíněné modely by se totiž měly lišit spektrálním tvarem spojitého záření (kontinua) a tak cílem jejich práce byl vývoj zařízení, jež dokáže případný nárůst záření v kontinuu změřit. To však naráží na problém, že předpokládaná oblast, z níž záření v kontinuu přichází, je malá, a měří-li se tedy na celém slunečním disku, splyne s pozadím. Naproti tomu použití štěrbinového spektrografu vyžaduje přesné nastavení dalekohledu na místo erupce před jejím začátkem. To přirozeně nelze.
Autoři tedy do ohniskové roviny dalekohledu HSFA2 v Ondřejově umístili otočnou sadu clonek s různými průměry, které umožní vybrat záření pouze z určité aktivní oblasti, kde se očekává zažehnutí erupce. Světlo z clonky je přivedeno optickým vláknem do malého spektrografu a jeho nízkodisperzní spektrum je snímáno v časové sekvenci. Přístup kombinuje výhody obou výše nastíněných přístupů. Umístění clonky není tak náročné na přesné umístění na vlákno erupce a současně bude výběrem jen části disku zvýšen kontrast případného zvýšeného kontinua.
Zařízení bylo hned otestováno na třech erupcích. Zejména erupce třídy X1,0 z 11. června 2014 poskytla vynikající pozorovací materiál. V průběhu erupce bylo skutečně zaznamenáno zvýšení kontinua v modré oblasti spektra. Po kalibraci z těchto pozorování vyplynulo, že intenzita záření v oblasti tzv. Balmerova kontinua narostla v předpokládaných vláknech erupce až o 550 % hodnoty klidného Slunce. Toto měření je v dobrém souhlasu s teoretickým modelem záření v erupcích, který je též vyvíjen na ASU. Sekvence ukazuje, že k nárůstu v Balmerově kontinuu došlo již před zaznamenáním dalších projevů erupce a to o celou čtvrthodinu.
Relativně jednoduché zařízení tak ukázalo svoji životaschopnost. Navíc poukázalo na potenciální možnost předpovědi zažehnutí erupce desítky minut dopředu. Sice to zcela nevyrovnává možnosti hydrologů v předpovědi nadcházejících povodní, ale pro studium eruptivních procesů by to mohlo mít zásadní význam.
Michal Švanda
Citace práce
Kotrč, P., Procházka, O., Heinzel, P., New Observations of Balmer Continuum Flux in Solar Flares, Instrument Description and First Results, Solar Physics v tisku, preprint arXiv:1601.04610
Kontakt: RNDr. Pavel Kotrč, CSc., pkotrc@asu.cas.cz