Novinky

Na čem pracujeme: Prostorová rekonstrukce protuberance typu tornádo

Protuberance jsou jedním z velmi atraktivních jevů spojených s magnetickou aktivitou našeho Slunce. Maciej Zapiór z ASU se věnoval detailnímu studiu jedné z nich s využitím měření z několika kosmických i pozemních přístrojů s cílem zjistit, zda pohyby, které se zdají připomínat pohyby v tornádu, skutečně vykazují šroubovitý charakter. 

Protuberance jsou oblaky relativně chladného (několik desítek stupňů teplého) materiálu nacházející se ve sluneční koroně. Jde o útvary často velmi stabilní, neboť jsou proti gravitaci ve výšce drženy ve strukturách mohutných magnetických polí, které se vypínají vysoko nad sluneční povrch. Žádná z protuberancí však není opravdu stálá, útvary podléhají různě rychlým změnám. Určité části protuberancí jsou pak ve skutečnosti nesmírně dynamické, i když se útvar jako celek zdánlivě příliš nemění.

Detailní pozorování z přístrojů s vysokým rozlišením v poslední době mimo jiné poukázaly na situace, kdy určité oblasti v protuberancích pozorované poblíž okraje slunečního disku připomínaly svojí dynamikou pozemská tornáda, tedy materiál zdánlivě rotoval kolem vertikální osy. Tyto procesy byly nejčastěji pozorovány v ultrafialových spektrálních oblastech, rotační pohyby rychlostmi kolem 6-8 km/s zde tedy vykonával materiál teplejší než milion stupňů a spíše než látku v protuberanci tak popisuje chování látky na rozhraní protuberance a okolní korony.

V případě chladnějšího materiálu už je situace méně přehledná. Vířivé pohyby sice byly v nižších vrstvách atmosféry Slunce spolehlivě detekovány z pozemních přístrojů, ale ty se nezdají mít mnoho společného s filamentárními strukturami, jakými jsou právě protuberance. Na druhou stranu, temné šroubovité struktury, které byly spektropolarimetricky detekovány poblíž okraje Slunce, se nakonec ukázaly být patami protuberancí.

Maciej Zapiór z ASU byl členem mezinárodního týmu, který využíval dat z koordinované pozorovací kampaně, jež proběhla v červenci 2014. Jedním z cílů této kampaně byla i protuberance ze 17. července 2014, jejíž vzhled sliboval hledanou šroubovitou strukturu. Autoři využili pozorování jednak v ultrafialové oblasti z družice IRIS, ale také z optického dalekohledu SOT na družici HINODE a spektropolarimetrických pozorování z pozemního přístroje THEMIS na Kanárských ostrovech.

Autoři nejprve ze spektroskopických měření vypočítali mapu rychlostí ve směru k pozorovateli. Tato mapa se ukázala být naprosto konzistentní s představou struktury rotující kolem podélné osy, tedy s útvarem podobným tornádu, chcete-li. Jenže se ukazuje, že informace z dopplerovských rychlostí rozhodně není úplná. K tomu posloužil zcela jiný typ měření, který umožňuje mapovat trajektorii pohybu určitých struktur v protuberanci. Vhodnými kandidáty jsou jasové útvary – tzv. uzly – na okraji protuberance, kde nehrozí zejména překrytí s útvary v pozadí. Sledování jejich pohybu od snímku do snímku umožňuje určit trajektorie v rovině oblohy. Lokálně stanovená dopplerovská složka pak tento vektor doplní o informaci o pohybu ve směru kolmém. Z těchto tří údajů je tedy možné zrekonstruovat třírozměrnou trajektorii pohybu uzlů.

Sestavené trojrozměrné trajektorie vybraných uzlů pak ukazují, že všechny mají velmi podobné kinematické vlastnosti a všechny se pohybují spíše v rovině po jen mírně zakřivených drahách. O nějakém spirálování nemůže být řeč. Jejich dynamika je pak zjevně řízena převážně tlakem plynu a ne gravitací.

Studovaná protuberance je tedy klasickou protuberancí, která má ve skutečnosti poměrně daleko k představě tornáda.Autoři poukazují na rozpor ve výsledcích různých metodik. Vysoká kadence snímků tak vede k falešné představě překotné dynamiky, která ve skutečnosti není vůbec přítomna. Autoři také poukazují, že ke správné interpretaci pozorování je zapotřebí využít informaci nejen spektroskopickou, ale i přímou sekvenci snímků. Jinak mohou být některé výsledky získané jen jednou z metod zavádějící.

Michal Švanda

Citace práce

Schmieder, B., Zapiór, M. a kol., Reconstruction of a helical prominence in 3D from IRIS spectra and images, Astronomy&Astrophysics v tisku, preprint arXiv:1706.08078

Kontakt: Dr. Maciej Zapiór, maciej.zapior@asu.cas.cz