Novinky

Na čem pracujeme: Magneticky provázaná atmosféra během sluneční erupce

V atmosféře nejbližší hvězdy – Slunce – probíhá celá řada nesmírně dynamických procesů, které jsou vzájemně provázány. I díky tomu je sluneční atmosféra bohatá na jevy, o nichž se nám v pozemních laboratorních experimentech ani nesnilo. Hana Mészárosová z ASU a Peter Gömöry z Astronomického ústavu Slovenské akademie věd studovali dynamiku atmosféry v průběhu jedné erupce.

„Kdyby Slunce nemělo magnetické pole, bylo by přesně tak nudné, jak si mnozí astronomové myslí, že je,“ řekl jednou astrofyzik Joseph Gurman. Magnetismus je skutečně alfou a omegou aktivních procesů na Slunci, což zaměstnává celou řadu vědců. Sluneční výzkum však nečiní jen pro zábavu, ale především proto, že eruptivní jevy na Slunci hrají důležitou roli v udržitelnosti naší civilizace.

Ve fyzikálních procesech magnetického pole má svůj původ i koróna, miliony stupňů horká vnější vrstva sluneční atmosféry, pozorovatelná např. při úplných zatměních Slunce. Vnější atmosféra je výrazně teplejší než je šest tisíc stupňů teplý povrch slunečního tělesa, dochází zde tedy k čerpání tepelné energie proti směru termodynamického spádu. Jsou to právě procesy v magnetickém poli, které jsou tímto tepelným zdrojem. Bohužel v současnosti stále není ustaveno na jisto, který z uvažovaných procesů převažuje. Je přirozeně možné, že se ve skutečnosti realizují všechny procesy najednou a to dokonce i provázaně.

Hana Mészárosová z ASU společně s kolegou ze Slovenské akademie věd studovali erupci z 10. 9. 2014, ke které došlo v oblasti tvořené jen jednou velkou sluneční skvrnou. Takové aktivní oblasti s erupcemi jsou docela vzácné, mnohem častěji se erupce vyskytují v oblastech s komplikovanou topologií (skupina více slunečních skvrn různých velikostí a tvarů). K erupci došlo velmi blízko středu slunečního disku, navíc v době, kdy už Slunce bylo pod neustálým dohledem z družicové Solar Dynamics Observatory. K události je tak k dispozici velmi bohatý obrazový materiál, umožňující s pomocí různých filtrů provádět velmi efektivní hloubkovou sondáž atmosféry.

Autoři do studia této události zapojili nejrůznější zpracovatelské metody. Z porovnání jednotlivých záběrů mapujících různé výšky v atmosféře určili, že v oblasti probíhá neustálý tok plazmatu podél magnetického pole do větších výšek. Zpoždění mezi údaji z fotosféry a údaji v koróně činilo asi čtvrt hodiny. Kromě tohoto systematického posunu se s pomocí vlnkové transformace podařilo odhalit přítomnost sledu vln, jejichž vzhled ve vlnkových spektrech připomíná pulce. Odborníci mluví na základě tohoto vzhledu o „pulcových vlnách“ a již vědí, že jde o projev řetízku oscilací šířících se vlnovody magnetického pole, jejichž původ je v nějaké impulsivní události, jednorázovém lokálním výbuchu. Pulcové vlny patří mezi vlny disperzivní, tedy s velmi vysokým potenciálem pro vyvolání jiných periodických i neperiodických pohybů, jejichž prostřednictvím by se již mohlo ohřívat plazma jednak ve vysoké atmosféře (koróně) a jednak ve vzdálených oblastech od místa vzniku původní magnetické poruchy (pulcové vlny).

Dynamika celého jevu je ještě zajímavější. Když autoři studovali konfiguraci magnetického pole nad skvrnou, povšimli si, že po průchodu pulcové vlny je magnetické pole významně slabší. Jakmile se pulcová vlna utlumila a sledovanou oblast opustila, magnetické pole se obnovilo téměř do původního stavu. Autoři uzavírají, že průchod vln zřejmě vyvolal indukovanou rekonexi magnetického pole, tedy zřejmě sadu malých slunečních erupcí vyvolaných průchodem vlny magnetickým polem.

Studie poukazuje na celý komplex jevů souvisejících s proměnami magnetického pole a především na to, že magnetické pole je jednotícím elementem svazujícím dohromady jednotlivé vrstvy sluneční atmosféry. Což je skutečnost ukazující složitost a vzájemnou provázanost jednotlivých fyzikálních procesů ovlivňujících daný extrémní ohřev koróny.

Michal Švanda

Citace práce

H. Mészárosová a P. Gömöry, Magnetically coupled atmosphere, fast sausage MHD waves, and forced magnetic field reconnection during the SOL2014-09-10T17:45 flare, Astronomy & Astrophysics 643 (2020) A140, preprint arXiv:2010.01527.

Kontakt:
Ing. Hana Mészárosová, Ph. D., hana.meszarosova@asu.cas.cz