Úvodní strana  >  Články  >  Hvězdy  >  Výzkumy v ASU AV ČR (175): Může Solar Orbiter měřit magnetické pole v eruptivních protuberancích?

Výzkumy v ASU AV ČR (175): Může Solar Orbiter měřit magnetické pole v eruptivních protuberancích?

Eruptivní protuberance zachycená přístrojem Atmospheric Imaging Assembly na družici Solar Dynamics Observatory 4. května 2017.

10. února letošního roku se ke Slunci vydala evropská sonda Solar Orbiter. Jde o pozorovací kombajn s desítkou přístrojů, na nichž se velkou měrou podíleli i čeští odborníci. Jedním z přístrojů s výraznou českou účastí je Metis, koronograf sloužící k pozorování vnější vrstvy sluneční atmosféry. V představované práci autoři na modelu diskutují, zda a za jakých podmínek bude možné využít měření z Metisu pro určení magnetického pole v eruptivních protuberancích a výronech hmoty do koróny.

Metis, kosmický koronograf na palubě sondy Solar Orbiter, je přístrojem navrženým pro studium eruptivních protuberancí a výronů hmoty do koróny v bezprostřední blízkosti Slunce. Dalekohled bude fungovat ve dvou spektrálních kanálech, a poprvé v historii tak umožní současné pořizování snímků těchto dynamických jevů jak v ultrafialové oblasti spektra (s výrazným příspěvkem od vodíkové čáry Lyman-α) tak v oblasti viditelného záření. Spektrální okno kanálu viditelného světla zahrnuje i héliovou čáru D3 v oranžové oblasti, která má vysoký diagnostický potenciál pro studium magnetických struktur ve sluneční atmosféře. Autoři představovaného článku tuto možnost zkoumali podrobně. 

Dnes nikdo nepochybuje o tom, že při formování struktur ve sluneční atmosféře hraje magnetické pole rozhodující roli. Ostatně obrázky z pozemních i kosmických přístrojů nás o tom přesvědčují. Magnetické smyčky vyplněné horkým plazmatem – to je realita vyšší sluneční atmosféry. Určení intenzity magnetického pole v těchto strukturách je ovšem velmi obtížnou úlohou. Magnetická pole jsou ve srovnání s těmi fotosférickými, která stojí např. za slunečními skvrnami, výrazně slabší a není tedy možné použít osvědčenou metodologii založenou na Zeemanově rozštěpu spektrálních čar v magnetickém poli. 

Metis byl navržen tak, aby poskytoval nejen snímky s intenzitou záření, ale současně bude poskytovat i informaci o jeho polarizaci. Právě informace o polarizovaném světle může být klíčová ve věci měření magnetických polí v koronálních strukturách. Výhodou je, že ve viditelném světle koronální plazma téměř nezáří, neboť je příliš horké. Původcem viditelného záření je v drtivé většině světlo fotosféry, rozptýlené koronální látkou. V závislosti na vlastnostech látky se účinně rozptylují jen ty vlnové délky (spektrální čáry), pro které jsou vhodné podmínky. Héliová čára D3 v tomto není výjimkou. Ostatní záření téměř volně prochází. Rozptýlené záření je polarizované. 

V přítomnosti magnetického pole ovšem u některých spektrálních čar dochází k částečné depolarizaci záření vlivem tzv. Hanleho jevu. Hanleho jev je účinný pro magnetická pole s intenzitami v hodnotách jednotek až desítek Gaussů, což je přesně předpokládaná situace v koróně. Héliová D3 čára patří mezi ty citlivé na Hanleho jev a z měření depolarizace by tak mělo být v principu možné určit intenzitu pole, které tuto depolarizaci způsobilo. Celá věc má ale jeden háček: kanál viditelného světla Metisu zaznamenává nejen záření D3 čáry, ale také spojité záření v rozsáhlé spektrální oblasti. Klíčem tedy je tyto dva příspěvky odlišit. 

Petr Heinzel a Jiří Štěpán ze Slunečního oddělení ASU spolu se zahraničními kolegy studovali možnosti naznačené diagnostiky. K tomu využili síť modelů eruptivních protuberancí a výronů hmoty do koróny z předchozích prací. Pro tyto modely studovali očekávané záření, jaké by zaznamenal kanál bílého světla přístroje Metis. Z těchto modelů vyplývá, že pro plazma s teplotou mezi 30 000 a 50 000 K bude pro kanál ve viditelné oblasti světla přístroje Metis příspěvek héliové čáry D3 rozhodující, faktorem pět až sedm přesahující ostatní příspěvky spojitého záření. Naštěstí právě tyto teploty se očekávají v jádrech výronů hmoty do koróny a v eruptivních protuberancích. Díky tomu, že Metis bude měřit polarizované záření, lze pro velký rozsah teplot mezi zhruba 20 000 a 80 000 K od sebe odlišit zářivé příspěvky spojitého záření a čáry D3. To by mělo bohatě pokrýt myslitelné situace. 

Magnetické pole s intenzitou v hodnotách jednotek Gaussů pak při teplotě kolem 30 000 K způsobí depolarizaci záření o přibližně 10 %. Taková hodnota by podle specifikací přístroje měla být snadno dosažitelná. A tak pokud půjde vše dobře, můžeme se za pár let těšit na rutinní mapy koronálního magnetického pole v aktivních objektech, podobně jako jsou dnes k dispozici rutinní mapy fotosférických magnetických polí.  

REFERENCE

P. Heinzel, J. Štěpán, a kol., On the Possibility of Detecting Helium D3 Line Polarization with Metis, Astrophysical Journal 900 (2020) id.8, preprint arXiv:2007.08940

KONTAKTY

prof. RNDr. Petr Heinzel, DrSc.
pheinzel@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: SDO (Solar Dynamic Observatory), Metis, Eruptivní protuberance, Astronomický ústav AV ČR


10. vesmírný týden 2021

10. vesmírný týden 2021

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 8. 3. do 14. 3. 2021. Měsíc je ve fázi mezi poslední čtvrtí a novem. Večer je dobře vidět jasný Mars a níže nad jihozápadem i Uran. Planetka Vesta dosahuje maximálního jasu a najdeme ji v zadní části Lva. Večer se vysoko k Plejádám táhne šikmý kužel zvířetníkového světla. Perseverance na Marsu ujela již téměř sto metrů. Desátý prototyp Starship po letu do výšky 10 km tvrději dosedl a konečně zůstal stát, aby po několika minutách explodoval. Před 35 lety prozkoumalo několik sond zblízka Halleyovu kometu a před 240 lety objevil William Herschel planetu Uran.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

planéty počas roku 2020

Titul Česká astrofotografie měsíce za leden 2021 získal snímek „Planéty počas roku 2020“, jehož autorem je Tadeáš Valent   Podivný rok 2020 je již za námi. I když nás na Zemi sužovaly nemalé problémy, obloha nad našimi hlavami se nezaujatě proměňovala, planety obíhaly okolo Slunce a

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Kometa 156P/Russell-LINEAR

Snímek komety 156P. Rozměry obrázku jsou 20 x 20 obloukových minut, sever je nahoře, východ vlevo. Kometa procházela souhvězdím Persea. Vzdálenost od Země 1.595 au, od Slunce 1.807 au. Rychlost pohybu po obloze 1.45 arcsec/min.

Další informace »