Novinky

Nejlepší vědecké výsledky za rok 2015: Balíček programů pro analýzu nemaxwellovských rozdělovacích funkcí částic ve sluneční atmosféře

Elena Dzifčáková a její kolegové se již dlouho věnují vlivům tzv. odchylek statistického rychlostního rozdělení elektronů od rovnovážného stavu. Modifikovali volně dostupný programový balík CHIANTI, který v sobě kombinuje programy pro výpočet a diagnostiku spekter pozorovaných vrstev Slunce s nejmodernějšími atomárními daty popisujícími jednotlivé elektronové přechody tak, aby bylo možné započítat vliv i tzv. netermálního rozdělení elektronů (tj. nezávislého na teplotní/energetické charakteristice prostředí). Započtení vysokoenergetického chvostu (částic s vysokými rychlostmi, které leží mimo rovnovážné rozdělení) je možné dosáhnout více způsoby, jedním z nich je využití tzv. rozdělovacích funkcí kappa (κ). Tyto funkce se od běžně užívaného rovnovážného maxwellovského liší přítomností dalšího volného parametru, který charakterizuje odklon rozdělení od termálního. κ-distribuce mají od jiných přístupů dvě hlavní výhody: pro limitní hodnotu parametru κ splývají s maxwellovskými a především teplota má stejný význam jako teplota vyplývající z termálního rozdělení (tedy teplota je parametrem charakterizujícím střední kinetickou energii částic).

Výsledný programový balík KAPPA umožňuje výpočet čárových spekter i příspěvků různých kontinuí s využitím κ-distribucí elektronů. Algoritmy použité v programech jsou v detailech popsány v představované práci (viz odkaz na konci). Co je však nejdůležitější: tento balík je komukoli volně k dispozici na webové adrese kappa.asu.cas.cz. Autoři provedli zevrubné testování a zjistili, že přestože na mnoha místech použili velká zjednodušení ve prospěch rychlosti výpočtu, jsou poskytované výsledky vždy s chybou menší než 10 % (typicky však méně než 5 %).

Modelová spektra ultrafialových opticky tenkých čar ve sluneční atmosféře pro předpokládané termální rozdělení elektronů (vlevo) a pro rozdělení s těžkým vysokoenergetickým chvostem (vpravo). Na první pohled je patrné, že spektra se velmi liší. Čárkovanou čarou je překreslena pásma propustnosti filtru 17,1 nm (nahoře) a 19,3 nm (dole), kanálů považovaných za standardní v ultrafialových pozorováních Slunce. Snímek pořízený v daném kanálu je součtem všech spektrálních čar v pásmu propustnosti (s příslušnými vahami) a chybný předpoklad o tvaru rozdělovací funkce elektronů tak vede k chybné interpretaci těchto snímků. Ukázkové snímky v obou filtrech jsou vloženy v panelech napravo.

Výpočet ukázkových syntetických spekter pak každého přesvědčí, jak velký vliv mají nerovnovážná rozdělení elektronů na tvar opticky tenkých ultrafialových čar. Nezbývá než doufat, že se balíček KAPPA Eleny Dzifčákové a jejích kolegů ve spektrální diagnostice slunečních pozorování rychle ujme. Možná budeme překvapeni, které všechny dosavadní poznatky bude zapotřebí zrevidovat.

Autoři:
Dzifčáková, E., Dudík, J., Kotrč, P., Fárník, F., Zemanová, A.
Kontakt: elena@asu.cas.cz

Článek:
   KAPPA: A Package for Synthesis of Optically Thin Spectra for the Non-Maxwellian kappa-distributions Based on the Chianti Database
   Astrophysical Journal Supplement, 217, article id. 14 (2015)
   Dostupné online: arXiv:1502.00853

Článek Michala Švandy z cyklu "Na čem pracujeme".