Související stránky k článku Výzkumy v ASU AV ČR (191): Přenos energie v turbulentním proudění tekutin
Vnitřní část Sluneční soustavy je vyplněna neustálým proudem částic pocházejících ze Slunce, tzv. slunečním větrem. Byť byly základy teorie slunečního větru položeny v šedesátých letech minulého století, dodnes je tento jev opředen mnoha tajemstvími. Omezená dostupnost pozorování neumožňuje v tuto chvíli plně vysvětlit komplexitu proudění plazmatu od Slunce, ke slovu tedy přicházejí numerické simulace. Petr Hellinger z ASU ve své práci představuje výsledky zaměřené na studium turbulence a nestabilit ve slunečním větru.
Jako sluneční vítr souhrnně označujeme neustálý proud částic od Slunce do nitra Sluneční soustavy. Jeho popis i matematické modelování procesů v něm probíhajících je jádrem výzkumu skupiny Heliosféry a kosmického počasí Slunečního oddělení ASU. Ve své poslední práci se věnovali modelování turbulence plazmatu na mikroskopických škálách a popisují energetickou kaskádu transformující energii přítomnou na největších škálách do energie jednotlivých částic.
Hvězdokupy se na první pohled mohou zdát klidnými a neměnnými shluky hvězd, ale ve skutečnosti v nich probíhá neustálý dynamický tanec plný těsných přiblížení hvězd, občasných kolizí a výměn energie. Nová studie vedená Václavem Pavlíkem z Oddělení galaxií ASU ukazuje, že právě tyto interakce mezi hvězdami – zejména mezi binárními a jednotlivými – mohou zásadně měnit vnitřní uspořádání hvězd v kulových hvězdokupách. Modely naznačují, že těsná přiblížení hvězd ke dvojhvězdným systémům, konkrétně hmotným binárním černým dírám, napomáhají promíchávání různých populací hvězd.
Koronální výrony hmoty jsou celým komplexem jevů pozorovaných napříč elektromagnetickým spektrem. Juraj Lörinčík z ASU a jeho kolegové pozorovali přetrvávající tok hmoty z přechodné koronální díry vzniklé po erupci filamentu. Je to poprvé co odborníci získali obrazové důkazy o původu závanů slunečního větru z takových oblastí.
Vysokoenergetické částice přicházející od Slunce jsou příčinou některých technologických problémů spojených s proměnami kosmického počasí. U Země však v této souvislosti registrujeme ještě další pozoruhodný jev – významně zvýšené zastoupení těžkých iontů v chemickém složení těchto urychlených částic. To jde na první pohled proti „zdravému rozumu“: Jak je možné, že těžší částice se urychlují snadněji než ty lehčí? Miroslav Bárta ze Slunečního oddělení ASU se podílel na dvou studiích, které se urychlováním iontů různých chemických prvků zabývají pomocí numerických simulací.
Měření parametrů slunečního větru, prováděná in-situ kosmickými družicemi, ukazují izolované i zřetězené struktury plazmatu v tlakové rovnováze. Mnohé z těchto struktur mohou být vytvářeny tzv. zrcadlovou nestabilitou ve směsi částic s teplotní anizotropií. Petr Hellinger z ASU se spolu s kolegy ze zahraničí této situaci věnoval s pomocí hybridní numerické simulace.
František Dinnbier z ASU se detailně zabýval možným vznikem hvězd při tzv. indukované hvězdotvorbě, kdy se tvorba hvězd postupně „prokusuje“ mlhovinou. Výsledky ukazují, že charakter hvězdotvorby závisí nejen na vrstvičce, v níž hvězdy vznikají, ale také na parametrech okolního prostředí.
Voda je zásadní pro život na Zemi a někteří odborníci tvrdí, že bychom měli vypít denně alespoň dva litry jako součást zdravého životního stylu. Avšak na druhou stranu – odkud se veškerá voda vzala? Teče z místních řek, přehrad a vodonosných vrstev. Avšak kde má voda svůj původ? V geologických obdobích pronikly živé organismy prostřednictvím vodních cyklů do atmosféry, řek, oceánů, hornin pod našima nohama a dokonce i skrz hluboké vrstvy naší planety. Ale co bylo předtím? Odkud se vzala voda na Zemi především? Vědci dlouho hledali odpovědi na tyto otázky.
Erupce slunečních filamentů jsou považovány za základ výronů hmoty do koróny, známých jako CME, které mohou ovlivňovat i kosmické počasí v okolí Země. Tyto erupce však ne vždy skončí úspěšným výronem hmoty do meziplanetárního prostoru. Nová studie ukazuje, že za „neúspěšnými erupcemi“ filamentů stojí jemná rovnováha mezi magnetickými silami a gravitací – a že jejich následné kmitání může být klíčem k pochopení dynamiky sluneční koróny.
Silné sluneční erupce mohou elektricky nabít oblasti na Phobosu na stovky voltů a současně vytvořit komplexní elektrické prostředí, které by mohlo ovlivnit citlivou elektroniku budoucích automatických průzkumníků. Vyplývá to z nové studie vypracované NASA. Tato studie rovněž zvažovala elektrický náboj, který se může vytvořit v době, kdy se astronauti budou přepravovat po povrchu měsíce Phobos při případných pilovaných výpravách.
Srážka sondy DART s měsíčkem Dimorphos byla historickým experimentem planetární obrany. Cílem bylo otestovat, jak se změní oběžná doba tohoto tělesa. Nová studie, na níž se podílel i Petr Pravec z ASU ukazuje, že její dopady sahají ještě dál, než se čekalo – neovlivnila totiž jen oběžnou dráhu měsíčku, ale dokonce i rotaci samotného mateřského tělesa Didymos. Jak je to možné?
Erupce, nejenergetičtější projevy sluneční aktivity, již řadu let nejsou jen doménou sluneční fyziky. Před více než dekádou byly tyto jevy přesvědčivě prokázány též na jiných osamocených hvězdách chladných spektrálních typů na hlavní posloupnosti. Ale co více, jejich odvozené energie o mnoho řádů přesahovaly energie erupcí slunečních. Jenže právě výpočet celkové energie hvězdné erupce je založen na předpokladech, které nemusejí v realitě vůbec nastávat. Petr Heinzel s kolegy z Polska navrhuje vylepšenou metodu pro hodnocení parametrů hvězdných erupcí.
Pavel Spurný a Jiří Borovička z Oddělení meziplanetární hmoty ASU detailně studovali výjimečný případ meteoru ze známého roje Geminid. Tento konkrétní bolid vstoupil do zemské atmosféry rychlostí přes 35 km/s, pronikl výrazně hlouběji než jakýkoli jiný dosud dobře zdokumentovaný meteor patřící k tomuto meteorickému roji a částečně přežil až k dopadu na zemský povrch. Srovnání s jinými exempláři ukazuje, že jde o skutečně výjimečnou událost zaznamenanou objektivními pozorováními.
Některé partie vývoje vesmíru jsou stále opředeny celou řadou otázek. Tak například pozorujeme velmi hmotné velmi staré galaxie, tzv. modrá monstra, v nichž se zřejmě nachází výrazně méně prachu, než by odpovídalo předpokládanému kosmickému vývoji. Na tuto problematiku se zaměřil tým vědců s návrhem modelu, který by nízké zastoupení prachu přirozeně vysvětlil. Mezi nimi i Santiago Jiménez z Oddělení galaxií ASU.
Novy jsou jedním z nejzajímavějších jevů, které nám současná pozorovací astronomie nabízí. Již nějakou dobu nejsou tyto jevy sledovány jen v naší Galaxii, ale jsou dostupné i pozorováním galaxií dalších, například M31 v Andromedě. Kamil Hornoch z ASU je jedním z pionýrů této disciplíny a stal se v tomto oboru známým už jako amatérský astronom. V současnosti je nejúspěšnějším lovcem nov v cizích galaxiích a není tedy divu, že se stal spoluautorem impaktovaného článku, který se zabývá statistikou vlastností hvězd, které ve vedlejší velké galaxii vybuchly jako novy.
Mezinárodní vědecký tým, jehož součástí byl i Michal Dovčiak z ASU, se zabýval měřením rentgenových spekter a polarizovaného záření přicházejícího od rentgenové dvojhvězdy GRS 1739-278. Tento systém podle výsledků představované studie obsahuje černou díru s hmotností asi šestnácti hmotností Slunce, která rotuje téměř maximální dovolenou rychlostí. Kvůli rychlé rotaci lze v měřeních identifikovat významný příspěvek tzv. vratného záření, které je důsledkem silných jevů obecné relativity v blízkosti černé díry.
Geminidy patří mezi ty nejlépe sledovatelné meteorické roje, každoročně slibující stabilní hodinové frekvence. Přesto jsou tato tělíska do jisté míry mezi jinými meteorickými roji unikátní. Autorský tým z Oddělení meziplanetární hmoty ASU se věnoval zevrubné studii několika exemplářů Geminid pozorovaných vlastními silami, pokrývajících rozsáhlý interval hmotností těles. Autoři studovali jak a proč se tyto objekty rozpadají, jaké mechanické a tepelně-mechanické síly je ovlivňují a co jejich chování říká o vnitřní struktuře a původu těchto těles. Studie přináší ucelený pohled na dynamiku fragmentace meteoroidů různých velikostí a nabízí důkazy, že jejich počáteční praskání je způsobeno tepelným namáháním při nástupu do atmosféry.
V srdci naší Galaxie se nachází extrémně hustá koncentrace hmotných hvězd poblíž supermasivní černé díry Sagittarius A*. Tyto hvězdy — obří a krátkověké — mají rozhodující vliv na okolní prostředí i na to, jak černá díra akumuluje hmotu. Nová práce, v níž důležitou roli sehráli odborníci z ASU představuje nejnovější modely vývoje těchto masivních hvězd založené na modernizovaných předpisech ztrát hmoty. Ukazuje se, že doposud běžně používané modely mohly významně nadhodnocovat ztrátu hmoty v raných fázích hvězdného vývoje. Práce tak nabízí aktualizovaný pohled na interpretaci pozorovaných populací hvězd v centru naší Galaxie.
Sluneční erupce patří k nejenergetičtějším jevům ve Sluneční soustavě, ale jejich vnitřní průběh zůstává i dnes jen částečně pochopen. Studie Jany Kašparové z ASU a jejích kolegů ukazuje, že klíčové procesy magnetického přepojování mohou probíhat nejen pod strukturou procházející erupcí, ale i přímo uvnitř ní. Díky unikátní kombinaci rádiových, extrémně ultrafialových a rentgenových pozorování autoři detailně rekonstruují počáteční fázi erupce z 2. dubna 2022 a odhalují nové souvislosti mezi strukturou magnetického pole, urychlováním částic a vznikem záření.
Velmi hmotné hvězdy představují krátké, ale mimořádně bouřlivé epizody ve vývoji galaxií. Patří mezi nejintenzivnější zdroje záření, hvězdného větru i výronů hmoty, obohacují své okolí o těžší prvky. Ve svých pozdních fázích mohou nabývat velmi různorodých typů a rozlišit mezi nimi často není snadné – zejména pokud se spoléháme jen na viditelný obor elektromagnetického záření. Michaela Kraus z ASU vedla tým, který si detailně prohlédl šest vybraných hvězd v galaxiích M31 a M33 v blízké infračervené oblasti. Autoři ukazují, že tato část spektra dokáže odhalit znaky, které jsou v optickém oboru skryté, a umožňuje doladit či radikálně změnit dosavadní klasifikaci zkoumaných objektů.
