Úvodní strana  >  Články  >  Hvězdy  >  Výzkumy v ASU AV ČR (104): Bílé erupce pozorované nad okrajem slunečního disku

Výzkumy v ASU AV ČR (104): Bílé erupce pozorované nad okrajem slunečního disku

Invertovaný snímek erupce pozorované 20. listopadu 2012 nad okrajem Slunce přístrojem HMI. Konturami jsou překresleny zdroje jednak izofoty HMI (červeně) a také zdroje tvrdého rentgenového záření měřeného družicí RHESSI (modře).

Sluneční erupce jsou dlouhodobým tématem výzkumu pracovníků Slunečního oddělení ASU a dlužno podotknout, že v tomto oboru drží krok se světem. Mezi  inovativní příspěvky nepochybně patří detailní studium erupcí, které se odehrály nad okrajem slunečního disku. Tato jedinečná pozorování umožnila  určit mechanismy odpovědné za „bílou“ erupční emisi pocházející z chromosféry.

Erupce na Slunci jsou nejdramatičtějším projevem proměnné sluneční aktivity, tedy jevů, jež bezprostředně souvisejí se změnami magnetických polí ve sluneční atmosféře. Příčinou erupce je rekonexe (přepojení) siločar magnetického pole v koróně, přičemž se uvolňuje velké množství energie v nejrůznějších formách. Projevy erupcí jsou pozorovány na všech vlnových délkách spektra, specifický obraz však mají zejména v chromosférických čarách. Například v čáře Hα se projevují lokalizovanými zjasněními, za které může kolizní ohřev elektronovými svazky dostávající se do chromosféry vysokými rychlostmi od místa rekonexe.

Mohutnější erupce se podobně projevují i v širokopásmové oblasti bílého světla, mluvíme tedy o tzv. bílých erupcích, a jsou považovány za vzácné. Klasický scénář vzniku bílých erupcí vychází z představy elektronových svazků pronikajících až do fotosféry, kde je pak kolizně stimulována spojitá emise záporného iontu vodíku. Tento scénář však není jediným možným, alternativní modely označují za zdroj  bílé emise  rekombinační kontinuum vodíku vznikající v chromosféře nebo mechanismus tzv. zpětného ohřevu fotosféry, kdy svazky nejprve stimulují emisi v chromosféře, která ohřívá i fotosféru a jež poté září v bílém světle. V úvahu přichází ještě třetí příspěvek, a tím je rozptyl záření fotosféry na volných elektronech v chromosféře. Celková emise může být pak kombinací těchto procesů.

Problematika je tedy velmi složitá a z běžně dostupného pozorovacího materiálu nelze spolehlivě zhodnotit jednotlivé příspěvky. Důvodem je zejména to, že v erupcích na slunečním disku se z pohledu pozorovatele možná místa původu bílého světla v chromosféře a fotosféře překrývají. O to cennější jsou ojedinělá pozorování erupcí s měřitelným příspěvkem v kontinuu, které se odehrávají nad okrajem slunečního disku a umožňují tak rozlišit výškovou strukturu emise v kontinuu. Taková pozorování jsou ze Země nesmírně obtížná až nemožná. Změnu přinesla družice Solar Dynamics Observatory (SDO) vypuštěná v roce 2010, na jejíž palubě úspěšně funguje přístroj Helioseismic and Magnetic Imager (HMI), který pořizuje nepřetržitě snímky celého disku Slunce a jeho nejbližšího okolí s kadencí 45 sekund. Pozorování v profilu železné čáry v zelené oblasti spektra zahrnují i příspěvek kontinua a jedním z datových produktů je odvozená emise v kontinuu. 

Dvě erupce, jedna z 19. července 2012 a druhá z 20. listopadu téhož roku, byly pozorovány právě v kanálu pseudokontinua přístroje HMI. V obou případech se jednalo o erupce nad limbem, což z nich vytvořilo jedinečný pozorovací materiál pro poodhalení tajemství bílých erupcí. V erupcích nad limbem totiž nemůže z principu být přítomno kontinuum pocházející přímo z fotosféry a v úvahu tak přichází pouze kontinuum vznikající v chromosféře nebo Thomsonův rozptyl fotosférického záření. 

Petr Heinzel z ASU se svým týmem z ASU a Švýcarska velice pečlivě analyzovali dostupná pozorování a vyhodnotili důležitost jednotlivých příspěvků k bílému světlu pomocí analytických odhadů. Z výsledků jednoznačně vyplývá, že pro obvyklé hodnoty hustoty chromosférické látky v erupci je příspěvek Thomsonova rozptylu na volných elektronech zanedbatelný a tedy že zcela dominujícím prvkem je rekombinační Paschenovo vodíkové kontinuum vznikající při záchytu volných elektronů na třetí energetickou hladinu vodíku. Autoři vyhodnotili i možný vliv dalšího zdroje záření v kontinuu, kterým je volně-volný rozptyl na jádrech vodíku. Výpočty naznačují, že tento příspěvek začíná být důležitý pro teploty vyšší než přibližně 20 000 K. 

Analýzu dat a analytické odhady doplnili autoři numerickou simulací situace  programem FLARIX, vyvíjeným v ASU, který modeluje odezvu sluneční atmosféry na ohřev elektronovým svazkem a započítává i odpovídající záření vodíku a dalších důležitých atomů.  Výsledky modelu jsou  v souladu s odhady získanými z pozorování, tedy že v podmínkách slunečních erupcí dominuje detekované emisi v HMI kontinuu Paschenovo kontinuum s malým příspěvkem volno-volné emise a že příspěvek Thomsonova rozptylu je zanedbatelný.

Práce kolektivu vedeného Petrem Heinzelem tedy sice neřeší zcela nejasnosti kolem bílých erupcí, ale přinejmenším značně omezuje možné modely.  

REFERENCE

Heinzel P. a kol., On the Nature of Off-limb Flare Continuum Sources Detected by SDO/HMI, Astrophysical Journal 847 (2017) article id. 48, preprint arXiv:1709.06377

KONTAKTY

prof. RNDr. Petr Heinzel, DrSc.
Email: petr.heinzel@asu.cas.cz
Mgr. Jana Kašparová, Ph. D.
Email: jana.kasparova@asu.cas.cz
Sluneční oddělení Astronomického ústavu AV ČR

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Sluneční oddělení ASU AV ČR

Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v. v. i.



O autorovi

Michal Švanda

Michal Švanda

Doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., (*1980) pochází z městečka Ždírec nad Doubravou na Českomoravské vrchovině, avšak od studií přesídlil do Prahy a jejího okolí. Vystudoval astronomii a astrofyziku na MFF UK, kde poté dokončil též doktorské studium ve stejném oboru. Zabývá se sluneční fyzikou, zejména dynamickým děním ve sluneční atmosféře, podpovrchových vrstvách a helioseismologií a aktivitou jiných hvězd. Pracuje v Astronomickém ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově a v Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, kde se v roce 2016 habilitoval. V letech 2009-2011 působil v Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung v Katlenburg-Lindau v Německu. Astronomií, zprvu pozorovatelskou, posléze spíše „barovou“, za zabývá od svých deseti let. Před začátkem pracovní kariéry působil v organizačním týmu Letní astronomické expedice na hvězdárně v Úpici, z toho dva roky na pozici hlavního vedoucího. Kromě astronomie se zajímá o letadla, zejména ta s více než jedním motorem a řadou okýnek na každé straně. Více o autorovi na jeho webových stránkách svanda.astronomie.cz.

Štítky: Astronomický ústav AV ČR, Sluneční erupce


3. vesmírný týden 2018

3. vesmírný týden 2018

Přehled událostí na obloze od 15. 1. do 21. 1. 2018. Měsíc bude v novu. Večer je vidět Neptun a Uran. Nad ránem je vidět Jupiter a Mars. Z objektů noční oblohy doporučíme dvě mlhoviny ze souhvězdí Býka. Start tajné mise Zuma zůstává opředen nejasnostmi. SpaceX provedla první tankování rakety Falcon Heavy. Se statickým zážehem nespěchá. Všechny starty raket v minulém týdnu byly úspěšné. Nákladní loď Dragon se oddělila od ISS a přistála v Tichém oceánu. Už čtyřicet roků obsluhují nákladní lodě Progress různé vesmírné stanice.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Měsíčná Vršatec

Titul Česká astrofotografie měsíce za prosinec 2017 obdržel snímek „Měsíční Vršatec“, jehož autorem je Václav Hýža Oblast Bílých Karpat, nalézající se nad obcí Vršatské Podhradie nedaleko Ilavy, byla osídlena již v pravěku lidmi lužické a púchovské kultury, tedy docela jistě nejméně 500 let

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

C/2016 R2 (Panstarrs) v súhvezdí Býk

Animácia pohybu kométy C/2016 R2 (Panstarrs) v súhvezdí Býk zo 14. 1. 2018 v čase od 18:17 do 19:55 CET. Pripojené foto bolo pointované na kométu, je v ňom zložených 12 x 480 sec, použitý bin 2x2. S je hore.

Další informace »