Novinky

Na čem pracujeme: Epizodický závan slunečního větru z koronálního ztmavnutí po erupci filamentu

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.

Sluneční erupce jsou náhlými emisemi energie původně uskladněné v zamotaném magnetickém poli. Tyto erupce bývají často doprovázeny výrony hmoty do koróny (CME) a dále do meziplanetárního prostoru, které hraji velmi důležitou roli při formování tzv. kosmického počasí. Pozůstatky po koronálním výronu jsou ale dobře patrné i v samotné sluneční atmosféře. Poté, co vyvržený materiál zmizí v dálavách meziplanetárního prostoru, v atmosféře jsou často pozorovány oblasti tuto látku postrádající. Tyto oblasti jsou známy pod termínem „koronální ztmavnutí“, neboť ve snímkách pořízených v měkké rentgenové nebo ultrafialové oblasti spektra jsou tmavší než okolní koróna. Analýza ukázala, že pokles emisivity je způsobem především poklesem hustoty podél expandujících indukčních čar. Hmota ztracená z koronálního ztmavnutí tvoří kolem 70 % hmotnosti CME.

Studium koronálních ztmavnutí je záležitostí posledních dvou desítek let. Morfologické studie ukazují hned na několik typů, jednak primární ztmavnutí, která se často objevují ve dvojici v pozicích, kde bylo CME připojeno na magnetické pole nižší atmosféry, a pak sekundární ztmavnutí, jejichž původ je nejspíš v úniku hmoty z magnetických struktur, které jsou výronem CME strženy. Spektroskopické studie ukazují, že oblasti koronálního ztmavnutí bývají spojeny se zdroji emise posunuté „do modra“, což je indikátorem pohybu látky – výtoku – od Slunce k pozorovateli.

Koronální ztmavnutí se chovají podobně jako koronální díry (oblast koronálního ztmavnutí se ale během několika hodin opět uzavře, takže jde o koronální díry přechodné) a ty jsou známy jako jedny ze zdrojových oblastí pro sluneční vítr – neustálý proud částic od Slunce do meziplanetárního prostoru.

Juraj Lörinčík a Jaroslav Dudík z ASU společně se zahraničními spoluautory studovali erupci velkého filamentu z oblasti klidného Slunce, ke které došlo 28. dubna 2015. Tato událost byla zachycena plejádou přístrojů na družicové Solar Dynamics Observatory, autoři velký důraz kladli zejména na pečlivé zpracování snímku z přístroje Atmospheric Imaging Assembly (AIA), který zobrazuje v pravidelných intervalech sluneční atmosféru hned v deseti spektrálních kanálech najednou, a umožňuje tak velmi efektivní sondáž atmosféry.

Erupce zajímavého filamentu probíhala v několika fázích. Filament se velmi pomalu aktivoval, jeho vzestupná rychlost činila po asi dvě hodiny méně než 1 km/s. Proces ovšem velmi rychle gradoval a mezi 12.30 a 13.40 světového času toho dne exponenciálně zrychlil. Kolem 15.00 světového času již filament rychlostí přes 126 km/s opouštěl zorné pole AIA.

Po erupci se v oblasti, kde se filament kotvil do nižší atmosféry, vytvořilo území koronálního ztemnění. Atmosféra se do původního stavu začala vracet až kolem 21.00 světového času téhož dne. Na sadách snímků koronálního ztemnění bylo ale možné v rámci útvaru připomínající nálevku otevřenou ven ze Slunce pozorovat struktury zdánlivě odtékající z místa erupce filamentu. Na řezech čas-vzdálenost se objevila struktura skloněných rovnoběžných žebírek, které svědčí pro pohyb struktur rychlostí odpovídající směrnici na diagramu čas-vzdálenost. Tento jev je možné v datech pozorovat po více než pět hodin.

Momentky z erupce filamentu 28. 4. 2015. Zcela nahoře je dobře patrný filament zobrazený ve spektrálním kanále na 19,3 nm, který byl studován, vloženo je pozdější pozorování přesvědčivě ukazující koronální ztmavnutí. Na dolním obrázku je zobrazen řez čas-vzdálenost procházející oblastí koronálního ztmavení. Modrou čarou je zde naznačen vývoj filamentu (ten však probíhal v jiné části snímku!). Na řezu je dobře patrná žebrovaná struktura výtoku slunečního větru poté, co filament opustil vliv Slunce a v atmosféře se vytvořila přechodná koronální díra.

J. Lörinčík a jeho kolegové tyto útvary interpretovali jako pohyb materiálu. Alternativně uvažovali o projevu propagujících se Alfvénových vln, ale některá pozorovací fakta, jako např. neměnná amplituda nebo konstantní rychlost v rozpětí přibližně 70 a 140 km/s, svědčila v jejich neprospěch. Podobnost mezi výtoku-podobnými pohyby v oblasti koronálního ztemnění a podobnými pohyby v sousední koronální díře naznačuje, že autoři ve skutečnosti pozorovali zárodek lokalizovaného výronu slunečního větru.

Obrazové důkazy o vzniku slunečního větru v koronálních strukturách dosud nebyly k dispozici. Autoři přiznávají, že dostupná pozorování a měření stále ještě nemohou postihnout všechny aspekty tohoto jevu. A i když jsou v současnosti v činnosti sondy dostávající se do samotné blízkosti Slunce, i pro ně bude úloha odlišení zdrojů slunečního větru obtížná.

Michal Švanda

Citace práce

J. Lörinčík, J. Dudík a kol., Imaging evidence for solar wind outflows originating from a CME footpoint, Astrophysical Journal v tisku, preprint arXiv:2010.04250.

Kontakty:
Mgr. Juraj Lörinčík, juraj.lorincik@asu.cas.cz
doc. RNDr. Jaroslav Dudík, PhD., dudik@asu.cas.cz