Úvodní strana  >  Články  >  Hvězdy  >  Výzkumy v AsÚ AV ČR (137): Oscilace ve slunečních erupcích

Výzkumy v AsÚ AV ČR (137): Oscilace ve slunečních erupcích

Sekvence snímků z numerického modelu. Obrázky zachycují vývoj poruchy hustoty, v níž jsou dobře patrné šířící se čela rázových vln. Červené přímky označují separatrixy magnetického pole, v jejichž průsečíku se nachází rekonexní bod X. Zelené šipky poukazují na čelo vlny pocházející z fotosféry.
Autor: Petr Jelínek

Sluneční erupce jsou jedním z projevů magnetické aktivity naší hvězdy, jejichž průběh není stále uspokojivě vysvětlen. Z pozorování vyplývá, že jsou v průběhu některých erupcí zaznamenávány časové oscilace, které zřejmě souvisejí s proměnlivou rychlostí rekonexe. Marian Karlický z ASU společně se svým bývalým studentem Petrem Jelínkem, dnes docentem Jihočeské univerzity, s pomocí zjednodušené numerické simulace nabízejí možné výsvětlení. 

Numerická simulace vychází ze zjištění, že erupce na Slunci a zřejmě i na jiných hvězdách jsou důsledkem explozivní přestavby magnetického pole v koróně. Podle v současnosti uznávaných modelů dochází k rekonexi v poměrně specifické konfiguraci magnetického pole. Tato typická konfigurace má charakter protáhlé smyčky, kdy se v jejím určitém místě – v tzv. X-bodě – k sobě přiblíží opačně orientované magnetické siločáry na malou vzdálenost a přepojí se. Rekonexe připomíná magnetický zkrat: rychle se uvolní nashromážděná energie.

Bezprostřední okolí se prudce ohřeje a stane se zdrojem rentgenového záření. Z rekonexního místa se šíří nahoru i dolů urychlené svazky částic. Ty šířící se dolů pronikají do hustých vrstev atmosféry, ohřívají je a nutí zářit. Ve finále je ještě horní část přepojené smyčky vymrštěna do meziplanetárního prostoru ve formě koronálního výronu hmoty.

Z popisu by se zdálo, že taková sluneční erupce je jev probíhající spojitě až do vyčerpání. Některá pozorování však ukazují, že například rentgenové záření má tendenci oscilovat. To svědčí o cyklicky se měnících podmínkách v rekonexním bodě. 

Petr Jelínek s Marianem Karlickým se rozhodli tuto situaci vyšetřit s pomocí numerické simulace. Sestavili tedy model, jehož konfigurace odpovídá typické situaci před sluneční erupcí. Jeho vertikální rozvrstvení odpovídá střednímu modelu sluneční atmosféry, magnetické pole pak obsahuje onen kýžený X-bod. Program FLASH, který je velmi variabilní, pak řešil magnetohydrodynamické rovnice problému. Nejprve autoři ověřili stabilitu modelu.

Pak simulovali ohřev hustých vrstev atmosféry (způsobený svazky částic) tlakovým impulzem ve dvou místech, kde v modelu tyto svazky částic dopadají. Tento impuls odpovídal zvýšení lokální teploty z hodnoty 170 000 K na 1,7 milionu Kelvinů. Impuls se okamžitě transformoval do rázové vlny šířící se nadzvukově směrem nahoru i dolů. Obě rázové vlny směřující vzhůru po 64 sekundách prošly X-bodem a po 106 s opustily sledovaný numerický box. Vlna směřující dolů v důsledku rostoucí hustoty atmosféry zpomaluje, proniká do fotosféry a částečně se zde odráží. Odražená vlna v čase 300 s po začátku simulace nezadržitelně směřuje vzhůru a v čase 460 s prochází X-bodem a dále mimo výpočetní box. 

Je ale zajímavé, že průnik vlny to fotosféry zde vyvolal periodické oscilace, které částečně konvertují ve vlny šířící se opakovaně vzhůru. Další vlna tak startuje vzhůru v čase 530 s a v čase 690 s prochází X-bodem. 

Každý průchod rázové vlny pozicí bodu X zde lokálně změní stavové podmínky a pravděpodobně tak ovlivní rekonexi, pokud by zde probíhala. Koncepčně jednoduchý numerický pokus tak nabízí přirozené vysvětlení dlouho řešené záhady. 

Je otázkou, zda by neměly být vlny dopadající do fotosféry také pozorovatelné, zvláště, pokud zde vyvolávají cyklické oscilace. K posouzení této možnosti se stačí vrátit do konce devadesátých let 20. století, kdy byly v pozorováních přístrojem Michelson Doppler Imager na družicové observatoři SOHO odhaleny tzv. sluncetřesení, tedy vlny šířící se fotosférou od místa erupce jako kola na vodě od místa, kam vhodíme kámen. Zbývá jen dořešit otázku, zda vlastnosti těchto vln pozorovaných přístrojem MDI odpovídají vlastnostem poruch indukovaných v modelu Petra Jelínka a Mariana Karlického. Bude to každopadně nosné téma některého z dalších výzkumů v tomto oboru. 

REFERENCE

P. Jelínek, M. Karlický, Pulse-beam heating of deep atmospheric layers triggering their oscillations and upward moving shock that can modulate the reconnection in solar flares, Astronomy&Astrophysics v  tisku, arXiv:1902.00292.

KONTAKTY

prof. RNDr. Marian Karlický, DrSc .
karlicky@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: Oscilace, Erupce, Astronomický ústav AV ČR


21. vesmírný týden 2019

21. vesmírný týden 2019

Přehled událostí na obloze od 20. 5. do 26. 5. 2019. Měsíc po úplňku úbývá k poslední čtvrti. Mars je vidět večer, míjí hvězdokupu M35. V druhé polovině noci je nejlépe pozorovatelný Jupiter a nad ránem Saturn. Slunce ukazovalo skvrny i pěkné protuberance. Mise Starlink 1 společnosti SpaceX zatím čeká na start. Čína má za sebou další úspěšný start. Sonda LRO vyfotografovala na Měsíci místo dopadu sondy Beresheet. Očekáváme také indický a čínský start. Před 185 lety se narodil John Tebbutt, objevitel Velké komety 1861.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

PuWe1 (PNG 158.9 + 17.8)

Titul Česká astrofotografie měsíce za duben 2019 obdržel snímek „Planetární mlhovina PuWe1“, jehož autorem je Martin Myslivec   V dubnu se na stolech, respektive v počítačích porotců soutěže Česká astrofotografie měsíce objevila zajímavá fotografie. Snímek, který není snadné

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Nov Mesiaca  a konjunkcia s Marsom plus El- Nath Beta Taur

Pekný západ Mesiaca sa dial tak rýchlo že som nestihal. Kazil sa mi teleobjektív a tak som robil iba s menším ohniskom. Som rád , že to i tak pekne vyšlo. Až neskôr cez Stellarium som zistil že je tam Mars a El-Nath, Beta Taur, ktoré sa rozsvietili ako prvé. Potom už prišli mraky a bolo po veľkolepom - pre mňa -divadle.

Další informace »