Úvodní strana  >  Články  >  Hvězdy  >  Výzkumy v ASU AV ČR (86): Vzplanutí typu zebra jako diagnostika vlastností plazmatu

Výzkumy v ASU AV ČR (86): Vzplanutí typu zebra jako diagnostika vlastností plazmatu

Ukázkové dynamické spektrum pořízené radioteleskopem v ASU, v němž jsou dobře patrné struktury odpovídající vzplanutí typu zebra.
Autor: Marian Karlický

Sluneční erupce jsou nejprudšími projevy proměnné magnetické aktivity Slunce. Projevují se ve všech oblastech energetického spektra – ve viditelné oblasti, v oblasti tvrdých ultrafialových a rentgenových délek a také v oblasti rádiového záření, a to díky netermálním procesům, které v erupci probíhají. Ukazuje se, že rádiové záření v erupcích má vynikající diagnostický potenciál pro posouzení podmínek, v nichž se erupce zažehávají. Jan Benáček, student Mariana Karlického z ASU, se věnoval popisu specifického vzplanutí v rádiové oblasti – vzplanutí typu zebra. 

Základním diagnostickým nástrojem slunečního radioastronoma je takzvané dynamické spektrum. Jde o záznam intenzity rádiového záření v závislosti na frekvenci a čase. V tomto dynamickém spektru lze vysledovat pět základních typů vzplanutí: typ I má svůj původ v netermálních procesech doprovázejících denní změny sluneční činnosti, tento typ se často označuje také jako šum nebo šumová bouře. V dynamickém spektru jej uvidíme jako krátké (zlomky sekund trvající) úzkopásmové (tedy jen na určitých frekvencích, nejčastěji kolem 50-300 MHz) záblesky připomínající „pípání“. V období zvýšené aktivity můžeme takových pulsů zaregistrovat i tisíce za hodinu a celková „bouře“ může trvat i několik dnů. Obvykle souvisí s přechodem velké aktivní oblasti přes sluneční disk. 

Typ II se projevuje jako úzkopásmová emise, jejíž typická frekvence se v čase posouvá od přibližně 300 MHz po frekvence v řádu 10 MHz. Astronomové věří, že typ II souvisí se silnými erupcemi a je signalizací rázové vlny stoupající vzhůru atmosférou. Lze jej použít po sondáž hustoty okolní atmosféry. Někdy po tomto typu rádiového vzplanutí následuje typ IV.
Pak tu máme typ III, což jsou záblesky, které v několika sekundách proběhnou spektrum od frekvencí kolem 500 MHz po 0,5 MHz. Předpokládá se, že typ III je vybuzen elektronovými svazky prodírajícími se korónou. Po typu III často následuje typ V. Záblesk typu IV je způsoben synchrotronovým zářením elektronů zachycených v magnetickém poli koróny, jež mají relativistické rychlosti. Záblesk tohoto typu je širokopásmový, v rozsahu 30-300 MHz. Tento typ vzplanutí následuje obvykle několik málo desítek minut po maximu erupce a trvá několik hodin. A konečně typ V v dynamickém spektru vypadá jako krátkodobé (několik minut trvající) spojité záření v oblasti kolem 10 MHz. Jde o synchrotronové záření navazující na typ III. 

Kromě tohoto základního dělení se ve spektrech často objevují charakteristické záblesky dalších typů, které nejsou tak běžné. Mezi ty speciální s velkým diagnostickým potenciálem patří záblesky typu zebra. Jde o podskupinu vzplanutí typu IV, které v dynamickém spektru vypadá jako soustava prakticky rovnoběžných pruhů, pomalu se měnících v čase (tyto pruhy připomínají zebří maskování, odtud jejich označení) v oblasti decimetrových a metrových vln (tedy frekvencí v desítkách až stovkách megahertzů). Sluneční fyzikové se domnívají, že původcem těchto specifických obrazů ve spektrech je dvojitá rezonance v plazmatu mezi plazmovými vlnami a fázovou rychlostí pohybu částic ve speciální konfiguraci magnetického pole, při níž vznikají speciální typy oscilací s tzv. horní hybridní frekvencí. To, co pak ve spektru pozorujeme jako pruhy, je právě horní hybridní frekvence a její vyšší harmonické. Horní hybridní frekvence je kombinací lokální plazmové frekvence, která závisí na hustotě plazmatu, a cyklotronové frekvence, jež je naopak funkcí magnetické indukce. Hodnota horní hybridní frekvence v sobě tedy nese informaci jak o plazmatu, tak o magnetickém poli, v němž se toto plazma nachází. Studiem těchto typů vzplanutí se tedy dozvídáme o obou těchto veličinách najednou, jež není jinak možné měřit. 

Pro odhady zmíněných parametrů se používají nejčastěji výsledky velmi zjednodušených analytických modelů,  zanedbávajících například teplotu plazmatu. Jan Benáček pod vedením Mariana Karlického vytvořil zpřesněný analytický model, v němž má plazma realistickou teplotu, a odhadl, jaké chyby se astronomové dopouštějí, pokud tento realistický požadavek ignorují. Analytický aparát řešil s pomocí volně dostupného nástroje Wolfram Alpha.

V prezentovaném modelu pruhy vznikají v různých výškách v atmosféře konverzí horní hybridní oscilace do elektromagnetického vlnění o stejné a dvojnásobné frekvenci. Základní frekvence a její harmonická se liší stupněm polarizace, který je pro základní frekvenci vysoký, zatímco nízký stupeň polarizace je známkou harmonické frekvence. Autoři dále ukazují, že pro realisticky nastavený problém může mít korekce na vysokou teplotu plazmatu výrazný vliv na frekvence pozorované v dynamických spektrech. Z toho vyplývá, že pokud jsou tato měřená spektra vzplanutí typu zebra interpretována s využitím zjednodušených modelů, jsou i získané odhady parametrů materiálu chybné. Autoři ukazují, že se sice nejčastěji jedná o nejistotu pouhých několik procent, ale pro myslitelné modely může jít i o procent dvacet, což již je pětina určené hodnoty. Taková nejistota je v době moderních měření jen těžko akceptovatelná. 

REFERENCE

Benáček, J., Karlický, M., Yasnov, L. V., Temperature dependent growth rates of the upper-hybrid waves and solar radio zebra patterns, Astronomy&Astrophysics 598 (2017) id. A106, preprint arXiv:1701.06520

KONTAKT

doc. RNDr. Marian Karlický, DrSc.
Sluneční oddělení Astronomického ústavu AV ČR
Email: marian.karlicky@asu.cas.cz

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

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



Seriál

  1. Na čem se pracuje v Ondřejově (1): Objev prvních B[e] nadobrů v Galaxii v Andromedě
  2. Na čem se pracuje v Ondřejově (2): Meteority Příbram a Neuschwanstein nedoprovázejí malá tělesa
  3. Na čem se pracuje v Ondřejově (3): Cesta k seismologii slunečních protuberancí
  4. Na čem se pracuje v Ondřejově (4): Předpověď slupky v galaxii NGC3923: cesta k ověření alternativní teorie gravitace?
  5. Na čem se pracuje v Ondřejově (5): Zašpinění bílí trpaslíci s magnetickým polem
  6. Na čem se pracuje v Ondřejově (6): Proudění plazmatu kolem slunečních skvrn
  7. Výzkumy na AsÚ AV ČR (7): SPLAT - mocný nástroj pro zobrazení a jednoduchou analýzu spekter
  8. Výzkumy na AsÚ AV ČR (8): Druhotná tvorba hvězd ve vznikajících galaxiích a hmotných hvězdokupách
  9. Výzkumy na AsÚ AV ČR (9): Hvězda v prachové obálce v okolí černé veledíry
  10. Výzkumy na AsÚ AV ČR (10): Střižné proudění ve sluneční atmosféře jako generátor elektrického pole
  11. Výzkumy na AsÚ AV ČR (11): Komplikovaná rotace planetky Apophis ovlivňuje její let Sluneční soustavou
  12. Výzkumy na AsÚ AV ČR (12): Protony slunečního větru ve vzdálenosti jedné astronomické jednotky od Slunce
  13. Výzkumy na AsÚ AV ČR (13): Chladný plyn v mezigalaktickém prostoru vytržen z galaxie ESO 137-001
  14. Výzkumy v AsÚ AV ČR (14): Bílá erupce pozorovaná spektrografem IRIS
  15. Výzkumy v AsÚ AV ČR (15): Be hvězda v těsné dvojhvězdě s horkým podtrpaslíkem
  16. Výzkumy v AsÚ AV ČR (16): Vliv rotačního směšování a metalicity na ztrátu hmoty hvězdným větrem
  17. Výzkumy v AsÚ AV ČR (17): Osiřelé penumbry jako testovací materiál pro teorii slunečních skvrn
  18. Výzkumy v AsÚ AV ČR (18): Detailní modely gravitačního pole Země
  19. Výzkumy v AsÚ AV ČR (19): Nejpřesněji určené parametry binární planetky
  20. Výzkumy v AsÚ AV ČR (20): Jasná Perseida s neobvykle vysokou počáteční výškou
  21. Výzkumy v AsÚ AV ČR (21): Prostorové mapování galaktického centra pomocí rentgenové polarimetrie
  22. Výzkumy v AsÚ AV ČR (22): Vliv atmosféry a oceánů na polohu rotační osy Země
  23. Výzkumy v AsÚ AV ČR (23): Analytický model Birkelandových proudů
  24. Výzkumy v AsÚ AV ČR (24): Ověřování zákrytového modelu proměnných aktivních galaktických jader
  25. Výzkumy v AsÚ AV ČR (25): Urychlování elektronových svazků ve slunečních erupcích
  26. Výzkumy v AsÚ AV ČR (26): Jak rotují kometární meteoroidy?
  27. Výzkumy v AsÚ AV ČR (27): Odhalovaná tajemství hvězdy se závojem
  28. Výzkumy v AsÚ AV ČR (28): Hvězdný vítr v dvojhvězdě s kompaktní složkou
  29. Výzkumy v AsÚ AV ČR (29): Rozšiřování magnetických trubic nad slunečními aktivními oblastmi
  30. Výzkumy v AsÚ AV ČR (30): Jak souvisejí astrosféry a astroohony s urychlováním částic kosmického záření?
  31. Výzkumy v AsÚ AV ČR (31): Dlouhodobé změny aktivity kataklyzmické proměnné V1223 Sgr
  32. Výzkumy v AsÚ AV ČR (32): Upřesnění základních parametrů planetky Apophis
  33. Výzkumy v AsÚ AV ČR (33): Možnosti měření magnetických polí ve sluneční chromosféře, přechodové oblasti a koróně
  34. Výzkumy v AsÚ AV ČR (34): Oblak G2 přežil průlet kolem centra Galaxie a je zřejmě mladou hvězdou
  35. Výzkumy v AsÚ AV ČR (35): Mateřské těleso meteoritu Čeljabinsk opět neznámé
  36. Výzkumy v AsÚ AV ČR (36): Nové dvojhvězdy s horkou podtrpasličí hvězdou a vlastnosti této populace hvězd
  37. Výzkumy v AsÚ AV ČR (37): Rekonstrukce vzhledu aktivního galaktického jádra
  38. Výzkumy v AsÚ AV ČR (38): Simulace chování astrofyzikálního plazmatu v extrémních podmínkách
  39. Výzkumy v AsÚ AV ČR (39): Drakonidy 2011 z letadla
  40. Výzkumy v AsÚ AV ČR (40): Kapitoly v učebnici Asteroids IV i od pracovníků AsÚ
  41. Výzkumy v AsÚ AV ČR (41): Balíček programů pro analýzu nemaxwellovských rozdělovacích funkcí částic ve sluneční atmosféře
  42. Výzkumy v AsÚ AV ČR (42): Tajemná povaha rentgenového zdroje Her X-1
  43. Výzkumy v ASU AV ČR (43): Vznik penumbry sluneční skvrny v přímém přenosu
  44. Výzkumy v ASU AV ČR (44): Rekurentní novy v galaxii M 31
  45. Výzkumy v ASU AV ČR (45): Možná naleziště ropy v Perském zálivu z gravitačních modelů
  46. Výzkumy v ASU AV ČR (46): Mohou být hvězdné pulsace zdrojem proměnnosti hvězdného větru?
  47. Výzkumy v ASU AV ČR (47): O původu meteorického roje Kvadrantid
  48. Výzkumy v ASU AV ČR (48): ALMA bude pozorovat i Slunce
  49. Výzkumy v ASU AV ČR (49): Vliv rentgenového záření na charakter hvězdných větrů v dvojhvězdách s hmotnou komponentou
  50. Výzkumy v ASU AV ČR (50): Turbulence plazmatu a kinetické nestability v expandujícím slunečním větru
  51. Výzkumy v ASU AV ČR (51): Vzhled rázové vlny hvězdy při průletu kolem centra Galaxie
  52. Výzkumy v ASU AV ČR (52): Mění srážky tvar planetek?
  53. Výzkumy v ASU AV ČR (53): Udržely póry sluneční cyklus v době Maunderova minima?
  54. Výzkumy v ASU AV ČR (54): Supererupce na hvězdě DG CVn
  55. Výzkumy v ASU AV ČR (55): Souvislost oblaků CO s obálkami HI v Mléčné dráze
  56. Výzkumy v ASU AV ČR (56): Nárůst kontinua ve slunečních erupcích – nové možnosti jejich předpovědí?
  57. Výzkumy v ASU AV ČR (57): Katalog videí dokumentujících pád bolidu Čeljabinsk
  58. Výzkumy v ASU AV ČR (58): Tisícileté cykly střední výšky světového oceánu
  59. Výzkumy v ASU AV ČR (59): Model expanze oblaků ve slunečním větru
  60. Výzkumy v ASU AV ČR (60): Detekce dopadů zemských miniměsíců
  61. Výzkumy v ASU AV ČR (61): Lze ze spektra aktivního galaktického jádra usoudit na povahu jeho zdroje?
  62. Výzkumy v ASU AV ČR (62): Lze pozorovat ohřev koróny nanoerupcemi?
  63. Výzkumy v ASU AV ČR (63): Neobvyklá rotace trpasličí galaxie je důsledkem nedávné srážky
  64. Výzkumy v ASU AV ČR (64): Přímé pozorování klouzavé rekonexe dalekohledem GREGOR
  65. Výzkumy v ASU AV ČR (65): Složky těsné vizuální dvojhvězdy 1 Del rozlišeny spektroskopicky
  66. Výzkumy v ASU AV ČR (66): Příčky v galaxiích jako důsledek vzájemného slapového působení
  67. Výzkumy v ASU AV ČR (67): Neobvyklé chemické složení zašpiněného bílého trpaslíka
  68. Výzkumy v ASU AV ČR (68): Hustota průmětů drah umělých družic Země na zemském povrchu a přesnost parametrů gravitačního pole Země
  69. Výzkumy v ASU AV ČR (69): Vlastnosti plazmatu ve slunečních protuberancích
  70. Výzkumy v ASU AV ČR (70): Útok létajících hadů - mohou vodíkové proudy fragmentovat na izolované oblaky vodíku?
  71. Výzkumy v ASU AV ČR (71): Vlastnosti satelitů planetek
  72. Výzkumy v ASU AV ČR (72): Rentgenová aktivita polaru AM Herculis
  73. Výzkumy v ASU AV ČR (73): Analýza spektra bolidu Benešov
  74. Výzkumy v ASU AV ČR (74): Když gravitační síla soupeří s elektromagnetickou – Elektricky nabitá látka v okolí zmagnetizované černé díry
  75. Výzkumy v ASU AV ČR (75): Co nám říkají erupce A hvězd o korónách G hvězd?
  76. Výzkumy v ASU AV ČR (76): Deset let optických dosvitů gama záblesků dalekohledy BOOTES
  77. Výzkumy v ASU AV ČR (77): Zdroje záření Lyman-α: Klíč k pochopení minulosti vesmíru?
  78. Výzkumy v ASU AV ČR (78): Hvězdné větry neobvyklých horkých hvězd
  79. Výzkumy v ASU AV ČR (79): Binární bílý trpaslík s magnetickou složkou
  80. Výzkumy v ASU AV ČR (80): Vznik druhé generace hvězd v hustých hvězdokupách
  81. Výzkumy v ASU AV ČR (81): Detekce sopek pod ledovým příkrovem Antarktidy
  82. Výzkumy v ASU AV ČR (82): Pozoruhodný vývoj sluneční póry
  83. Výzkumy v ASU AV ČR (83): Problémy zobrazování vícerozměrných astrofyzikálních dat
  84. Výzkumy v ASU AV ČR (84): Rumunský superbolid byl z neobvyklého materiálu
  85. Výzkumy v ASU AV ČR (85): Fragmentace plynných obálek a vznik dalších generací hvězd
  86. Výzkumy v ASU AV ČR (86): Vzplanutí typu zebra jako diagnostika vlastností plazmatu
  87. Výzkumy v ASU AV ČR (87): Zrcadlová nestabilita v turbulentním slunečním větru
  88. Výzkumy v ASU AV ČR (88): Molekulární plyn v „kometárním“ ohonu galaxie
  89. Výzkumy v ASU AV ČR (89): Jsou aktivní galaktická jádra podobná rentgentovým dvojhvězdám?
  90. Výzkumy v ASU AV ČR (90): Nové určení periody pohybu zemského pólu
  91. Výzkumy v AsÚ AV ČR (91): Prášící supernovy a přebytek infračerveného záření u mladých hvězdokup
  92. Výzkumy v ASU AV ČR (92): Mohou neutronové hvězdy za magnetismus černých veleděr?
  93. Výzkumy v ASU AV ČR (93): Videometeory jako nástroj určení orbit meteoroidů
  94. Výzkumy v ASU AV ČR (94): Kouřové kroužky ve slunečních erupcích
  95. Výzkumy v ASU AV ČR (95): Nalezneme kolem B[e] nadobra pastýřské planety?
  96. Výzkumy v ASU AV ČR (96): Prostorová rekonstrukce protuberance typu tornádo
  97. Výzkumy v ASU AV ČR (97): Globální modely hvězdného větru odhalují menší hmotnostní ztráty horkých hvězd
  98. Výzkumy v ASU AV ČR (98): Je rychlý trpaslík pozůstatkem nepovedeného výbuchu supernovy?
  99. Výzkumy v ASU AV ČR (99): Polarizace rentgenového záření umožní na dálku změřit černou veledíru
  100. Výzkumy v ASU AV ČR (100): Na čem jsme prozatím pracovali…
  101. Výzkumy v ASU AV ČR (101): Hvězdná erupce během planetárního tranzitu
  102. Výzkumy v AsÚ AV ČR (102): Jak zvážit černou veledíru pomocí rentgenových záblesků


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, Erupce, Rádiové záření Slunce


50. vesmírný týden 2017

50. vesmírný týden 2017

Přehled událostí na obloze od 11. 12. do 17. 12. 2017. Měsíc bude v novu. Večer je vidět Neptun a Uran. Nad ránem je vidět Mars a Jupiter. Týden bude nabitý kosmonautikou. Blue Origin by mohla provést test kabiny pro balistické skoky. SpaceX provedla úspěšně statický zážeh na rampě SLC-40 a očekáváme start s lodí Dragon k ISS. Startovat by měla také čínská raketa CZ-3B, z Nového Zélandu raketa Electron, Ariane 5 s dalšími družicemi Galileo, přistávat má Sojuz MS-05 s částí posádky z ISS a naopak vydat se tam má další posádka v lodi Sojuz MS-07.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

M81 LRGB nové spracovanie

Dvojice galaxií ve Velké Medvědici. Jistě si na ně vzpomene každý amatérský astronom, ze kterého se mnohdy později vyklubal i astronom profesionální. Byl to většinou čtvrtý objekt při hledání „mlžných“ objektů na noční obloze malým dalekohledem. Hned po galaxii v Andromedě, planetární mlhovině

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Planeta Uran

Další informace »