Úžasná spolupráce pro výzkum slunečních erupcí

Úžasná spolupráce pro výzkum slunečních erupcí

17. srpna 2017

Když dokáží kosmické agentury spolupracovat, mohou dokázat velké věci. Tohle tvrzení se opět potvrdilo při unikátním měření, do kterého se zapojilo rovnou deset sond, které provozují Spojené státy a Evropa. Ještě zajímavější je, že získaná měření pokrývají prakticky celou sluneční soustavu – první „na ráně“ byla evropská sonda Venus Express u Venuše a posledním průzkumníkem byl americký Voyager 2 ve vnějších oblastech našeho solárního systému. Všech deset sond pocítilo vliv sluneční erupce, která se prohnala sluneční soustavou.

Kometa Siding Spring pohledem Hubbleova teleskopu.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org

Byl rok 2014 a odborníci zodpovědní za provoz evropské sondy Mars Express se těšili na výzkum vlivu komety Siding Spring, která měla proletět 19. října onoho roku kolem Marsu. Místo toho se jim ale podařilo sledovat stopy sluneční bouře. To sice zkomplikovalo analýzu údajů spojených s projevy samotné komety a její interakce s atmosférou Marsu, ale všechno zlé je pro něco dobré. Právě tato událost byla spouštěčem dosud největší mezinárodní snahy o sledování výronu koronární hmoty (CME) – od Slunce až do vnějších částí naší soustavy.

Zemi tento výron nezasáhl, ale mnoho sond poblíž Země, které studují Slunce (evropská Proba-2, evropsko/americká SOHO, nebo americká SDO) pozorovaly o několik dní dříve – 14. října – masivní solární erupci. Americká Stereo-A nejenže zachytila snímky z druhé strany Slunce, ale kromě toho sbírala informace přímo v místě, kudy výron procházel.

S přispěním náhody ležely v dráze výronu koronární hmoty planety (CME), kolem kterých obíhají evropské a americké sondy. Jednoznačné potvrzení této události poskytly přístroje na třech sondách u Marsu – Mars Express, MAVEN a Mars Odyssey, přičemž svá měření přidal i rover Curiosity. Činila se i sonda Rosetta u komety 67P/Čurjumov-Gerasimenko a sonda Cassini u Saturnu.

Deset sond po celé sluneční soustavě sledovalo výron koronární hmoty. Další tři u Země jej studovaly na dálku.
Zdroj: http://www.esa.int/

Lehké náznaky zaznamenala i sonda New Horizons, která se v té době blížila k trpasličí planetě Pluto a něco naměřil i Voyager 2. Je ale potřeba říct, že v takto velké vzdálenosti už musíme počítat i s možností že vlivy erupce zanikly v šumu okolního slunečního větru. „Rychlost výronů koronární hmoty ve velkých vzdálenostech od Slunce zatím není dobře prozkoumána, což platí především pro vnější oblasti sluneční soustavy,“ vysvětluje Olivier Witasse, který vedl celou studii.

„Díky preciznímu načasování mnoha měření na různých místech, můžeme mnohem lépe pochopit celý proces. Získaná data pak pomohou ke zpřesnění našich počítačových modelů,“ dodal Witasse. Měření nám prozradila mnoho informací o rychlosti a směru CME, který se šířil v úhlu 116°. Sondy Venus Express a Stereo-A zasáhl z východní strany a sondy u Marsu a u komety 67P ze strany západní.

Evropská sonda Mars Express
Zdroj: http://www.esa.int/

Z úvodní rychlosti odhadované okolo 1000 km/s u Slunce materiál stále zpomaloval. Tři dny po erupci už Mars Express zaznamenal rychlost „jen“ 647 km/s a pět dní po erupci zaznamenaly přístroje na Rosettě rychlost 550 km/s. Následně se pokles rychlosti zpomalil – měsíc po erupci zaznamenala sonda Cassini rychlost 450 – 500 km/s, což už není takový rozdíl.

Měření navíc odhalila některé procesy, které probíhají ve výronu koronární hmoty – především v jeho magnetické struktuře. Jejich vlivy pociťovaly různé sondy ještě několik dní. Tato data pomohou lépe nahlédnout do problematiky kosmického počasí a jeho vlivu na různé planety. Projevy CME byly na různých sondách prakticky totožné – po původním šoku přišlo zesílení magnetického pole a zvýšení rychlosti slunečního větru.

Evropská družice Venus Express
Zdroj: http://planetary.s3.amazonaws.com

V případě sondy Venus Express nebyly její přístroje aktivovány, protože se sonda nacházela z pohledu ze Země „za Sluncem“, což komplikuje posílání pokynů. Ale i přesto se podařilo zaznamenat nějaké údaje, byť hodně neobvyklým způsobem – v údajích ze sledovačů hvězd, které se používají k orientaci v prostoru, bylo objeveno rušení nabitými částicemi, přičemž časově se tato událost shodovala s termínem průchodu CME ze Slunce.

Další sondy – Curiosity, Mars Odyssey, Rosetta a Cassini – potvrdily zajímavý fakt, který jsme už dříve znali. Změřily totiž náhlý pokles úrovní kosmického záření. Ve chvíli, kdy kolem sond procházel výron koronární hmoty, zafungoval jako neviditelná ochranná bublina, která dočasně odklonila kosmické záření a částečně tak ochránila planety a kosmické sondy. U Marsu jsme pozorovali pokles záření o 20%, což je jeden z největších dosud změřených poklesů u této planety, přičemž pokles trval celých 35 hodin.

Rosetta
Zdroj: http://www.cnes.fr/

U Rosetty došlo ke snížení kosmického záření o 17%, ale efekt trval celých 60 hodin. U Saturnu bylo snížení jen nepatrné, ale zase trvalo 4 dny. Prodlužování délky trvání tohoto efektu zřejmě souvisí s postupným poklesem rychlosti vyvržené hmoty. Materiál se navíc cestou meziplanetárním prostorem stále rozptyluje na větší plochu, což vysvětluje klesající účinnost stínění kosmického záření.

„Porovnáním poklesů úrovní kosmického záření na třech poměrně vzdálených místech, které zasáhne stejný výron koronární hmoty, jsme získali úplně nové informace,“ potvrzuje Olivier Witasse a dodává: „Už v minulosti jsme se snažili o sledování vlivů výronů koronární hmoty pomocí více sond, ale šance, že dojde k CME, který zasáhne tolik sond ve vnitřních i vnějších oblastech sluneční soustavy je velmi malá.“ A jak to vlastně dopadlo s daty, která to všechno zahájila? „Když jsme se vrátili k údajům z průletu komety Siding Spring u Marsu, ukázalo se, že je důležité znát kontext kosmického počasí. Díky němu jsme mohli lépe pochopit, jak tyto události mohou pozměnit, nebo úplně zamaskovat vlivy komety na planetární atmosféru,“ dodal Olivier Witasse.