Rentgenové jety u Slunce

Astronomové pomocí rentgenového dalekohledu XRT (X-Ray Telescope) na palubě sondy Hinode, pozorovali Slunce plné mohutných „rentgenových jetů“ – velmi rychlých, ale relativně slabých erupcí. Tryskají ven ze slunečního povrchu nejméně stokrát za den. „Kapky“ horkého plynu jsou velké jako Severní Amerika a jejich maximální úniková rychlost je kolem 3 miliónů km/h (800 km/s). Tyto jety významně přispívají k hmotnosti slunečního větru a mohou pomoci vysvětlit dlouholetou záhadu astrofyziky: přehřívání sluneční koróny.

„Bylo to úžasné a velice nečekané,“ říká Jonathan Cirtain (Marshall Space Flight Center), který se o tento klíčový objev zasloužil. Vzpomíná, jak se to stalo: „Objevili jsme je před rokem v listopadu 2006. Hinode právě odstartovala (23. září 2006) a informace z přístrojů přicházely online.“ Při kalibraci rentgenové observatoře vedoucí mise v Japonsku namířil dalekohled na „tmavou díru“ v atmosféře Slunce – tzv. koronální díru. Cirtain analyzoval data a „ony tam byly!“ „Poté, co šok mizel, pobíhal jsem a tahal další vědce do mé kanceláře, abych jim ukázal film.“

Cirtain dodává, že rentgenové jety byly pozorovány i předtím, ale nikdy v tak velkém množství. První zaznamenal v 70. letech rentgenový dalekohled na americké orbitální stanici Skylab. Jev byl později potvrzen - v 80. letech ultrafialovým dalekohledem na palubě raketoplánu (Naval Research Laboratory, USA) a v 90. letech také japonským rentgenovým kosmickým dalekohledem Yohkoh. „Všechny tyto přístroje viděly jen velmi málo jetů – většinou jeden nebo dva denně,“ říká Cirtain. Proto rentgenové jety byly považovány za kuriozitu malého významu.

Hinode vše změnil. Vyspělý rentgenový dalekohled dokáže fotit dost rychle na to, aby zachytil tyto velmi rychlé erupce - jety. „Nyní vidíme, že jety se objevují celou dobu, až 240krát za den. Objevují se na všech heliografických šířkách, uvnitř koronálních děr, uvnitř skupin sluneční skvrny, vně uprostřed ničeho - stručně řečeno, kamkoliv se podíváme na Slunce, najdeme tyto jety. Jsou významnou formou sluneční aktivity,“ říká Cirtain.

Každý jet spouští magnetická erupce nebo „rekonexe“ - v podstatě stejný proces, který pohání sluneční erupce, ale na mnohem menší škále. „Energie typického jetu má 1000krát méně energie než sluneční protuberance třídy M (střední velikost),“ říká Cirtain. Jednotlivě jsou jety slabé; ale všechny společně nahromadí dostatek energie. „Pokud sečteme veškerou energii jetů ve sluneční atmosféře, pak se denní součet rovná stejné hodnotě jakou mají sluneční protuberance.“

Jety mohou být významným přispívatelem do slunečního větru. Každý den žhavý, neúprosný vítr slunečných protonů a elektronů vane směrem k Zemi. Ale těsně předtím, než zasáhne naši atmosféru, je globálním magnetickým pole Země odchýlen. Ale velmi prudké závany slunečního větru mohou způsobit jasné polární záře, výpadky proudu a další efekty souhrnně známé jako „kosmické počasí“. Co pohání tento vítr směrem od Slunce? To je otázka, která trápí fyziky po desetiletí. Jety poskytují přinejmenším část odpovědi:
„Sečetli jsme hmotnostní průtok v těchto jetech a rovná se asi 10 až 25 % slunečního větru. To je významný podíl,“ říká Cirtain.

Rentgenové jety mohou také přispět k záhadnému ohřívání vnější atmosféry Slunce - koróny, viditelné během úplného zatmění Slunce. Co je záhadné? Teplota povrchu Slunce (fotosféry) je 6000 oC. Intuice nám říká, že nad povrchem Slunce - v koróně by mělo být chladněji, ale opak je pravdou. Teplota stoupá až k miliónům stupňů. Co tedy zahřívá korónu na tak extrémní teploty?

Zdá se, že astronomům pomohou rentgenové jety. Cirtain a kolegové zkoumali velmi detailně 4 jety a zjistili, že „vypouštějí“ magnetické vlny do horních vrstev atmosféry Slunce. Tyto vlny, nazvané Alfvenovy vlny, dopravují energii z povrchu Slunce do kosmického prostoru. Daly by se přirovnat k práskání bičem na Zemi. Ostrý zvuk, který slyšíme, je výsledek energie, která je přenášena rychle se pohybující špičkou biče ve vzduchu. Stejný proces funguje i u Alfvenových vln, které „praskají“ v koróně. Cirtain sice nevěří, že jety mohou zcela vysvětlit přehřátí koróny, ale určitě „dělají důležitý příspěvek“.

Další tým vědců Hinode, který vede Bart De Pontieu (Lockheed-Martin), našel důkaz, že více Alfvenových vln přichází z vrstvy sluneční atmosféry zvané chromosféra. (Chromosféra je pro Slunce to, co troposféra pro Zemi; obě jsou atmosférické vrstvy blízko povrchu.) Tyto Alfvenovy vlny nejsou exportovány jety ale spíše turbulentním pohybem uvnitř samotné chromosféry. „Pokud spojíme všechny Alfvenovy vlny dohromady, ty z chromosféry plus ty z rentgenových jetů, tak to může být dost, aby se vyřešila záhada koronálního tepla,“ říká Cirtain.

I kdyby jety nevyřešila žádnou velkou záhadu, Cirtain je velmi šťastný, že je našel. „Jety mi připomínají, proč miluji svou práci. Mám Vánoce každý den.“

Video: http://science.nasa.gov/headlines/y2007/06dec_xrayjets.htm

Zdroj: science.nasa.gov