17. duben roku 2021 byl na Slunci vlastně skoro stejný jako každý jiný den. To se ale změnilo, když výjimečná erupce vyvrhla z jeho povrchu obří oblak materiálu. Podobné výrony ze Slunce nejsou neobvyklé, ale tento se vyznačoval nezvykle širokým rozptylem, ve kterém vyslal vysokoenergetické protony a elektrony téměř rychlostí světla. Tyto částice postupně zaregistrovalo hned několik kosmických sond, které se pohybují ve vnitřních oblastech Sluneční soustavy. Bylo to dokonce poprvé, kdy byly vysokoenergetické protony a elektrony (zkráceně SEP – solar energetic particles) pozorovány sondami na pěti hodně vzdálených místech mezi Sluncem a Zemí, ale i u Marsu. Nyní tyto odlišné výhledy na sluneční erupci odhalují, že různé druhy potenciálně nebezpečných SEP mohou být vyvrhovány různými jevy na Slunci do různých směrů, takže mají široký rozptyl.

„SEP mohou ohrozit naše technologie jako jsou družice a narušit navigační systémy,“ vysvětluje Nina Dresing, z Oddělení fyziky a astronomie na univerzitě ve finském městě Turku a dodává: „Navíc lidé v kosmickém prostoru (ale i v letadlech při přeletech pólů) mohou dostat nebezpečné dávky záření při událostech se silnou produkcí SEP.“ Vědce velice zajímá, odkud přesně tyto částice pocházejí a co je urychluje na tak extrémní rychlosti, aby mohli lépe chránit lidi a technologie před touto hrozbou. Nina Dresing vedla tým vědců, kteří analyzovali, jaké druhy částic zasáhly kterou sondu a kdy k tomu došlo. Experti nyní své poznatky zveřejnili ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.

Na cestě k Merkuru je momentálně mise BepiColombo, společný projekt Evropské a Japonské kosmické agentury. Právě tato spojená dvojice sond byla nejblíže k ohnisku, kde došlo k výronu a byla zasažena nejintenzivnějšími částicemi. Ve stejnou chvíli se americká Parker Solar Probe a evropská Solar orbiter nacházely nad opačnými stranami výronu, ovšem Parker Solar Probe byla blíže ke Slunci a tak byla zasažena silněji než Solar orbiter. Další na řadě byly americká sonda STEREO-A z programu STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatory), americko / evropská SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) a americká Wind, které byly blíže k Zemi a od výronu je dělila větší vzdálenost. U Marsu pak americká sonda MAVEN a evropská Mars Express byly posledními sondami, které zachytily částice z této události.

Sečteno a podtrženo, částice byly detekovány ve výseči 210° (tedy skoro 2/3 okolí Slunce), což je mnohem širší úhel, než jaký typicky pokrývají sluneční výrony. Navíc každá sonda zaznamenala na své pozici odlišný příval elektronů a protonů. Rozdíly v příletu a charakteristikách částic, které zaznamenaly různé sondy, pomohly vědcům složit dohromady představu, jak a za jakých podmínek byly SEP vyvrženy do meziplanetárního prostoru. Na základě získaných náznaků se experti domnívají, že tyto částice nebyly vyvrženy z jediného zdroje všechny najednou, ale byly rozehnány různými směry a v různých časech, případně různými typy slunečních erupcí.

„Na této události se zřejmě podílelo více zdrojů, což by vysvětlovalo široký rozptyl,“ říká Georgia de Nolfo, heliofyzička z Goddardova střediska v marylandském Greenbeltu a dodává: „Také se zdá, že během této události mohly protony a elektrony pocházet z různých zdrojů.“ Tým došel k závěru, že elektrony byly pravděpodobně rychle vyvrženy do okolního prostoru při počátečním světelném záblesku (sluneční erupcí), zatímco protony byly vyvrženy pomaleji, pravděpodobně rázovou vlnou z oblaku slunečního materiálu neboli výronu koronální hmoty. „Není to poprvé, kdy se lidé domnívali, že elektrony a protony měly odlišné zdroje jejich urychlení,“ popisuje de Nolfo a pokračuje: „Tato měření byla jedinečná tím, že několik úhlů pohledu umožnilo vědcům lépe oddělit jednotlivé procesy, aby bylo možné potvrdit, že elektrony a protony mohly pocházet z rozličných procesů.“

Kromě sluneční erupce a výronu koronální hmoty sondy zaznamenaly při této události čtyři skupiny rádiových záblesků ze Slunce, které byly doprovázeny čtyřmi různými výrony částic v různých směrech. Tato pozorování mohou pomoci vysvětlit, jak je možné, že se částice šířily v tak širokém vějíři. „Měli jsme tu různé a vzájemně odlišné epizody vyvrhování částic, které se ubíraly značně odlišnými směry. Všechny tak společně přispěly k rozsáhlosti této události,“ hodnotí Dresing. „Díky této události se nám ukázalo, jak důležité jsou různé úhly pohledu při rozplétání komplexních událostí,“ doplňuje de Nolfo.

Získané výsledky slibují zajímavou budoucnost chystaných amerických heliofyzikálních misí, které budou využívat několik sond ke studiu široce rozšířených fenoménů. Jmenovat můžeme například Geospace Dynamics Constellation (GDC), SunRISE, PUNCH a HelioSwarm. Zatímco jedna sonda dokáže zmapovat lokální podmínky, vícero družic, které obíhají na různých místech, poskytují hlubší vědecký vhled a nabízejí kompletní obrázek toho, co se děje v kosmickém prostoru a okolo naší domácí planety. Získaná zkušenost je také předzvěstí práce, kterou budou odvádět budoucí mise, jako jsou MUSE, IMAP a ESCAPADE, které budou studovat explozivní sluneční události a urychlování částic ve Sluneční soustavě.

Přeloženo z:
https://science.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2023/06/aa45938-23.pdf
https://science.nasa.gov/wp-content/uploads/2024/02/4-17-21-mars-cme-stereo.gif
https://science.nasa.gov/…/solar-mach-range-of-particles-non-spiral-no-lines.png
https://mypages.unh.edu/sites/default/files/helioswarm/files/slide1.png?m=1544045810