Novinky

Na čem pracujeme: Pád plazmového oblaku ve sluneční atmosféře jako zdroj rádiového záření

Slunce je jedním z nejintenzivnějších zdrojů rádiového záření na obloze. Původci tohoto záření na dlouhých vlnových délkách jsou zejména netepelné procesy probíhající ve slunečních erupcích. Sluneční fyzikové z ASU studovali velmi neobvyklý typ rádiového záření, zaznamenaný anténami v Ondřejově, a spojili jeho původ s oblakem padajícím ve sluneční atmosféře od koróny až do chromosféry. 

Že je atmosféra Slunce neuvěřitelně dynamická již dnes nikdo nezpochybňuje. Tato dynamika je nejčastěji spojována s projevy sluneční aktivity, například s erupcemi. Erupce samotné jsou důsledkem přepojení magnetického pole v arkádách aktivních oblastí, při němž je sluneční materiál prudce ohříván. Přehřáté plazma expanduje do okolí, převážně podél siločar magnetického pole. Toto okolí však není prázdné, obsahuje chladnější pozaďový materiál, a tak není zcela jasné, zda rozpínání horkého plazmatu probíhá téměř bezsrážkově, nebo zda interakcemi vznikají například plazmové vlny, které by pro volné rozpínání představovaly určitou formu překážky.

Některé práce v minulosti navrhovaly, že by se před rozpínajícím se horkým plazmatem vytvořila tepelně vodivá fronta, vzdáleně podobná teplé frontě, jak ji známé z pozemského počasí. Tento teoretický konstrukt bylo ale velmi obtížné potvrdit s pomocí numerických simulací, které na otázku její možné existence podávaly rozporuplné odpovědi. V simulaci Mariana Karlického z ASU publikované před třemi roky se tepelná fronta objevila a byla skutečně zdrojem celého spektra plazmových vln, z nichž některé by byly pozorovatelné na rádiových vlnových délkách. Trvalo nějakou chvíli, než se podařilo najít pozorování v souladu s modelem.

Štěstí se na astronomy z ASU usmálo 4. listopadu 2015, kdy se krátce po půl druhé světového času zažehla erupce třídy M3,7, která trvala asi 40 minut. Erupce byla pozorována blízko středu slunečního disku a byla plně zachycena v oboru rádiových vln (na frekvencích 800-2000 MHz) ondřejovskými rádiovými spektrografy. Z celého dynamického spektra, které je k dispozici, je nejzajímavějším velmi vzácné pomalu pozitivně driftující zjasnění, které se objevilo náhle v 13:40:24 UT na frekvenci 1300 MHz, jež se posouvala rychlostí 115 MHz za sekundu k vyšším frekvencím, a postupně se zeslabovalo. Přítomnost frekvenčního driftu poukazuje na to, že registrované záření má původ ve vlastní emisi pohybujícího se plazmatu.

Původce tohoto vzácného vzplanutí byl hledán v dostupných archívech pozorování přístrojem AIA na družici SDO, který každých 12 sekund pořizuje celodiskový snímek Slunce v deseti kanálech v ultrafialovém oboru. Rádiové vzplanutí bylo velmi krátké, trvalo asi 9 sekund, tedy bylo poměrně obtížné zachytit předpokládaného původce v ultrafialových snímkách. Omezující podmínky kladené na hledané struktury vyplynuly přímo z rádiových pozorování. Hustota musela být alespoň 2×10¹⁰ cm^-3, struktura musela přetrvat alespoň po dobu trvání rádiového záblesku a její pohyb musel být směrem dolů, o čemž svědčí kladné znaménko frekvenčního posunu. V dostupných pozorováních pouze jeden jasový útvar splnil kladená kritéria. Jeho pozorování jsou k dispozici nejen v kanálech AIA, ale také v datech z družice IRIS nebo dalekohledu XRT na Hinode, použitelná k analýze byla doplňkově pozemní pozorování v chromosférické čáře Hα získaná na polské observatoři v Bialkově.

Multispektrální pozorování pak dala dohromady poměrně zajímavý obrázek. Původcem zvláštního rádiového vzplanutí byl plazmový oblak, padající ve sluneční atmosféře rychlostí kolem 280 km/s. Vlastnosti tohoto oblaku jsou jiné, než vlastnosti koronálního deště, který se během erupcí pozoruje poměrně běžně. Oblak padal podél tmavé smyčky zachycené v čáře Hα, v této chromosférické čáře byl také zaznamenán „dopad“ oblaku do hustých vrstev, který se projevil náhlým zjasněním chromosféry.

Rádiové vzplanutí pak pocházelo z tepelné fronty, která předcházela pádu horkého blobu chladnějším pozadím. V oblasti fronty byly vybuzeny plazmové vlny, které rychle konvertovaly do elektromagnetického záření, jež bylo zachyceno ondřejovskými anténami. Objevilo se náhle, protože stejně náhle se před padajícím oblakem zformovala tepelná fronta.

Zdá se, že vše zapadá dobře do sebe. Práce téměř detektivní poukazuje na to, že sebemenší detaily ve sluneční atmosféře mají své dobře pozorovatelné projevy.

Citace práce

Karlický, M., Zemanová, A., Dudík, J. a kol., Solar Radio Burst Associated with the Falling Bright EUV Blob, Astrophysical Journal Letters 854 (2018) L29, preprint arXiv:1804.06206

Kontakt: prof. RNDr. Marian Karlický, DrSc., karlicky@asu.cas.cz