Před pár dny jsme Vám přinesli článek s prvními vědeckými poznatky, které nám přinesla sonda Parker Solar Prober (PSP). Na zasedání Americké geofyzikální unie (AGU) byly prezentovány další zajímavé novinky, které Vám nyní přinášíme. Sonda PSP je v kosmickém prostoru už rok a půl a na Zemi už stačila poslat několik GB vědeckých dat i Slunci a jeho atmosféře – koróně. Nově prezentované studie se věnují procesům, které souvisí s neustálým vyvrhováním slunečního větru, ale i s nepravidelnými solárními bouřemi, které dokáží poškodit moderní techniku a ohrozit zdraví astronautů. A jako bonus pomohla PSP odhalit další informace o meteorickém roji Geminidy.

Sluneční vítr s sebou nese sluneční magnetické pole a jak plyne od Slunce rychlostí přes milion kilometrů za hodinu, ovlivňuje fenomén zvaný kosmické počasí po celé sluneční soustavě. Jedním z hlavních vědeckých úkolů sondy PSP je porozumění mechanismům, které způsobují, že je sluneční vítr vyvrhován tak ohromnými rychlostmi.

Vědci se nyní domnívají, že vše může souviset s poruchami slunečního větru. Ty mohou být součástí procesů, které ohřívají a urychlují nabité částice. Tyto struktury si můžeme představit jako kapsy vyplněné relativně hustým materiálem. Není to nic nového – už pár desítek let se v datech podobné náznaky objevují. Obvykle jde o útvary několikrát větší než je zemské magnetické pole, které se od naší planety táhne několik desítek tisíc kilometrů daleko. Tyto struktury tedy mohou zemské magnetické pole globálně ovlivnit, pokud s ním přijdou do kontaktu.

„Když se tyto struktury slunečního větru dostanou k Zemi, mohou rozproudit dynamiku zemské magnetosféry, včetně ovlivňování pohybu částic v našich radiačních pásech,“ vysvětluje Nicholeen Viall, vědkyně z Goddardova střediska v Greenbeltu, stát Maryland, která prezentovala svůj objev na zasedání AGU. Popsané změny pohybu nabitých částic mají mnoho efektů – od působivých polárních září až po rušení družic.

V blízkosti Slunce mohla PSP provádět mimořádně přesná měření těchto struktur – ať už formou snímkování z dálky, tak i kontaktním měřením podmínek v bezprostředním okolí, když těmito útvary prolétávala. Aby bylo možné tyto struktury zmapovat ještě lépe, použila Viall hned několik zdrojů. Data z PSP zkombinovala s údaji z družic u Země a také s informacemi ze sondy STEREO-A. Díky tomu bylo možné zmapovat tyto struktury z mnoha různých úhlů.

STEREO-A nese přístroj zvaný koronograf – ten používá neprůhledný disk, který blokuje sluneční jas, takže kamera může mnohem lépe sledovat jemnou a mnohem méně jasnou sluneční atmosféru, korónu. STEREO-A se nachází na oběžné dráze kolem Slunce jako Země, jen o 90 ° jinde. Mohla tak spatřit oblasti, kterými PSP zrovna prolétávala. Vědkyně tak mohla zkombinovat měření a novým způsobem a získat tak lepší pohled na struktury slunečního větru vyvrhované ze Slunce. Kromě snímků z PSP mají vědci k dispozici také lepší představu o magnetických poruchách ve slunečním větru.

„Sluneční vítr vnímáme u Země jako něco plynulého, protože takový jej vnímáme u Země. Ale PSP spatřila neobvykle pomalý sluneční vítr plný výbuchů a výtrysků plazmatu,“ říká Tim Horbury, hlavní vědecký pracovník palubního přístroje FIELDS z Imperial College v Londýně. Jeho tým pracuje s přístrojem, který měří intenzitu a tvar elektrických a magnetických polí v okolí sondy. odborníci použili tato data, aby lépe prozkoumali takzvané switchbacky, jevy, při kterých se magnetické pole Slunce náhle ohne zpět ke Slunci a které byly poprvé popsány 4. prosince při prezentaci prvních objevů z PSP.

Přesný původ těchto switchbacků není jistý, ale podle vědců existují náznaky, že by mohly souviset s procesy, které ohřívají korónu na miliony stupňů, teplotu stokrát vyšší, než jakou má viditelný povrch naší hvězdy. Příčina těchto teplotních skoků pálí vědce už dlouho a označuje se jako záhada ohřívání koróny. Podle všeho je tento proces úzce spojen s tím, jak se sluneční vítr nabíjí a je urychlován. „Myslíme si, že switchbacky jsou pravděpodobně spojeny s výrony energie ze Slunce, kterým říkáme výtrysky,“ popisuje a Horbury a dodává: „Pokud tu jsou výtrysky, pak tu musí být mnoho malých jevů, které se odehrávají na Slunci a které se mohou podílet na velké části energie, kterou má sluneční vítr.“

Společně s neustálým vyvrhování slunečního větru ještě Slunce občas do svého okolí občas vyvrhne i ohraničený mrak hmoty, který se označuje jako CME (coronal mass ejection = výron koronální hmoty). Ty jsou hustší a občas i rychlejší než sluneční vítr – jejich společnou vlastností je, že dokáží zamíchat s kosmickým počasím a mohou ohrozit i sondy, které jsou v jejich cestě. Předvídání CME je mimořádně složité – mnoho z nich není vidět ze Země ani ze sondy STEREO-A, což jsou dvě místa vybavená přístroji, které jsou schopné detekovat CME na dálku,protože k nim dojde na částech Slunce, na které není ani z jednoho místa vidět. A když už se podaří CME zaznamenat, stále není vyhráno. Zatím nejsme schopni předpovědět,který CME naruší zemské magnetické pole a ovlivní kosmické počasí v našem okolí.

Naše zatím nejlepší snahy o pochopení magnetických vlastností CME spočívají v objevení místa na Slunci, odkud konkrétní CME pochází. To znamená, že takzvané skryté CME představují výzvu pro vědce, kteří předvídají vývoj kosmického počasí. Tyto skryté CME jsou viditelné v koronografech, které studují korónu, ale na snímcích slunečního disku nezanechávají žádné viditelné stopy. Tím pádem je mnohem složitější určit, odkud CME pochází. Ale sonda PSP už při svém prvním průletu kolem Slunce v listopadu 2018 byla zasažena jedním takovým skrytým CME. „Jelikož létá blízko Slunce, má PSP unikátní možnost sledovat mladé CME, které ještě nebyly ovlivněny cestou dlouhou desítky milionů kilometrů,“ říká Kelly Korreck, ředitelka vědeckých činností přístroje SWEAP a dodává: „Bylo to vůbec poprvé, kdy jsme měli možnost míst přístroj v CME takhle blízko ke Slunci.“

Korreck a její tým použili data z přístrojů SWEAP a FIELDS k vytvoření základní vnitřní struktury CME. SWEAP je schopen díky mnoha senzorům měřit rychlost, teplotu, slunečního větru a dále hustotu elektronů a protonů. Tyto informace mohou vědcům nejen nabídnout první pohled na CME tak blízko u Slunce, ale také mohou pomoci vystopovat skryté CME k jejich zdrojům.

Další typ sluneční bouře tvoří extrémně energické částice pohybující se téměř rychlostí světla. Ačkoliv jsou často spojovány s výrony CME, mají tyto částice vlastní procesy, které je urychlují. Jelikož jsou mnohem rychlejší než CME, dostanou se k zemi během několika minut. I v jejich případě platí, že mohou poškodit elektroniku družic a ohrozit astronauty. Kvůli jejich rychlosti je navíc těžké se jim vyhnout. Tyto výstřely částic jsou často, ale ne vždy, doprovázeny jevy jako jsou záblesky nebo CME, ale jejich předpověď jen podle toho, jak se projeví, je těžké. Než částice dosáhnou téměř rychlosti světla, prochází vícefázovým energizačním procesem. Ovšem první krok tohoto procesu, který probíhá blízko Slunce, zatím nebyl přímo pozorován.

Když se sonda PSP v dubnu 2019 vzdalovala od Slunce a měla za sebou druhý průlet perihelem, zaznamenala energetickou událost, která byla zatím ze všech nejsilnější. Měření z přístroje ISʘIS, který se zaměřuje na energetické částice, dokázala tento chybějící článek v procesu energetizace částic objevit. „CME před sebou koncentrují a hrnou materiál jako sněžné pluhy. Zároveň se ukázalo, že tyto pluhy také koncentrují materiál z dřívějších slunečních záblesků,“ říká Nathan Schwadron z University of New Hampshire v Durhamu. Porozumění procesům, které způsobují, jak záblesky vytváří velké množství částic, které pak pohání další jevy, pomůže vědcům lépe předvídat, kdy může k takovým jevům dojít. Kromě toho se také zpřesní modely šíření tohoto materiálu kosmickým prostorem.

Palubní přístroj WISPR má za úkol pořizovat detailní fotografie koróny a slunečního větru. Kromě toho se mu ale podařilo vyfotit i jinou těžko spatřitelnou strukturu – skoro 100 tisíc kilometrů široký pruh prachu, který kopíruje dráhu planetky Phaethon, která má na svědomí meteorický roj Geminidy. Tento pruh obsahuje zrnka prachu, která každý rok v prosinci zkříží dráhu se Zemí a vstoupí do její atmosféry, kde shoří. Vědci už dříve věděli, že původcem Geminid je právě Phaethon, ale pozorování vlastního prachového pruhu nebylo doposud možné. Je totiž velmi slabý a příliš blízko u Slunce, takže se ho ani přes několik dřívějších pokusů nepodařilo spatřit. Ale WISPR je stavěný na to, aby sledoval málo viditelné struktury blízko Slunce. Mohl si proto připsat první přímé pozorování prachového pruhu, díky kterému vědci získali nové informace.

„Celkovou hmotnost pásu jsme vypočítali v řádu miliard tun, což není tolik, kolik bychom čekali u Geminid, ale je to mnohem více, než co Phaethon u Slunce produkuje,“ popisuje Karl Battams, vědec z U.S. Naval Research Lab ve Washingtonu D.C. a dodává: „To znamená, že WISPR vidí pouze část materiálu  Geminid, nikoliv vše. Je to část, kterou tam nikdo nikdy neviděl, ani o ní nevěděl, takže je to fascinující!“

Sonda PSP již má za sebou tři průlety kolem Slunce a při následných 21 bude k naší hvězdě stále blíže. Už 26. prosince proletí kolem Venuše, což sníží její perihel do vzdálenosti 19,4 milionu kilometrů (doposud to bylo 24,8 mil km) – první průlet v této vzdálenosti nás čeká už 29. ledna 2020 a opět se budou přepisovat rekordní tabulky – žádná sonda takhle blízko Slunci nikdy nebyla, takže vědci se těší na další zajímavá měření, která budu moci srovnávat s předešlými průlety. Na některé otázky najdeme odpovědi a logicky se objeví otázky nové.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://assets1.bigthink.com/…/size_1024/Parker_probe_1.jpg?1533851981
https://www.nasa.gov/…/image/l3join_nostars_2018nov1_2_orb-sm.gif
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d7/Stereo_mission.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/conjunction.gif
https://i.ytimg.com/vi/RkUqX1TkiZo/maxresdefault.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/switchbacks.gif
http://science.gsfc.nasa.gov/674/swx_services/swx_services_collaborations.html
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/enlil.gif
http://soho.nascom.nasa.gov/gallery/images/nov00cme.html
https://directory.eoportal.org/documents/163813/3705371/ParkerSP_Auto3.jpeg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/phaeton_trail_0.png