Sonda Solar Orbiter, jejíž misi vede Evropská kosmická agentura, prolétla tzv. magnetickou kličkou (anglicky switchback), tedy esovitým záhybem magnetických siločar ve slunečním větru. Analýza charakteristických vlastností vzácně pozorovaných částic uvnitř kličky umožnila vědeckému týmu sondy vystopovat původ tohoto jevu až k povrchu Slunce a odhalit další podrobnosti o slunečním magnetismu, nevyzpytatelném původci nebezpečných slunečních bouří.

Slunce má silné a neklidné magnetické pole. Toto pole nejen ovlivňuje dění na samotné hvězdě, ale je také unášeno do okolního prostoru slunečním větrem – proudem horkých nabitých částic (plazmatu), který neustále uniká ze Slunce. Magnetické siločáry se mohou při cestě Sluneční soustavou kroutit, přetrhávat či ohýbat zpět. Sluneční vítr spolu se svým proměnlivým magnetickým polem vytváří celou řadu fascinujících jevů, jejichž studium vědcům pomáhá porozumět dění na naší hvězdě i v jejím okolí.

V roce 2022 Evropská kosmická agentura oznámila, že sonda Solar Orbiter zaznamenala záhyb v magnetickém poli slunečního větru, označovaný anglicky jako switchback neboli magnetická klička. Ačkoliv byly tyto jevy v blízkosti Slunce pozorovány mnohokrát, vědci stále diskutují o tom, jak vznikají. Pozorováním na dálku pomohla sonda Solar Orbiter doplnit jeden dílek této skládačky. Potvrdila, že magnetické kličky mají tvar písmene S, což vědci předpovídali, ale do té doby přímo nepozorovali.

Sonda nyní přidala další klíčový dílek této skládačky, když dokázala vystopovat původ magnetické kličky až k místu jejího vzniku na Slunci. „Solar Orbiter proletěl opravdu velkou magnetickou kličkou,“ říká Jesse Coburn z francouzského CNRS/LPP, hlavní autor nového vědeckého článku, a dodává: „Díky tomu se nám podařilo odebrat vzorky zřídka pozorovaných částic, které nesou charakteristické stopy svého původu.“

K určení původu kličky použili Coburn a jeho kolegové přístroj SWA (Solar Wind Analyser) na sondě Solar Orbiter, kterým odebrali vzorky plazmatu uvnitř kličky. Sonda se tehdy nacházela přibližně na půli cesty mezi Zemí a Sluncem. Při analýze objevili směs nabitých částic kyslíku a uhlíku, která mohla vzniknout jedině v horkých magnetických smyčkách na povrchu Slunce. „Existují dvě hlavní soupeřící teorie o tom, jak vznikají magnetické kličky a potažmo i sluneční vítr,“ vysvětluje Jesse Coburn a pokračuje: „Specifická směs částic zaznamenaná sondou Solar Orbiter je přesvědčivým důkazem, že klička vznikla procesem zvaným výměnné přepojení (anglicky interchange reconnection).“

K tomuto druhu přepojení dochází při vzájemném působení oblastí Slunce s odlišnými magnetickými vlastnostmi. Ve sluneční atmosféře mají otevřené oblasti siločáry, které se táhnou do vesmíru jako dálnice a umožňují materiálu proudit podél nich ven. Uzavřené oblasti mají siločáry, které nejprve míří do okolního prostoru, ale pak se stáčejí zpět ke Slunci a vytvářejí uzavřené smyčky. Když se otevřená oblast dostane do kontaktu s uzavřenou, mohou se siločáry přiblížit k sobě, přerušit a znovu propojit v jiném uspořádání. Díky tomu může plazma původně uvězněné ve smyčce uniknout do okolního prostoru.

Právě k tomu došlo při vzniku zkoumané magnetické kličky, ale to není vše. Alternativní teorie vzniku magnetických kliček zahrnuje procesy spojené s vlnami a turbulencemi (u tohoto typu vln už Solar Orbiter zjistil, že hrají klíčovou roli při ohřívání a urychlování slunečního větru). „Je fascinující, že pozorujeme i známky těchto jevů, ale pravděpodobně se uplatňují až poté, co se klička vydá do vesmíru,“ říká spoluautorka studie Stephanie Yardley z Northumbria University a dodává: „Jakmile magnetická klička opustí Slunce, její pohyb začnou určovat vlny a turbulence. Celkově se zdá, že oba procesy, tedy výměnné přepojení i působení vln a turbulencí, se podílejí na vzniku magnetických kliček a jejich pohybu vesmírem. Naše poznatky tyto dva pohledy sjednocují. Ukazují totiž, že zmíněné procesy působí v různých fázích životního cyklu magnetické kličky.“

Výzkumníci k objevu dospěli studiem měření částic, která přístroj SWA provedl přímo uvnitř magnetické kličky, analýzou snímků slunečního disku a modelováním magnetického pole Slunce i okolního prostoru. Vytvořili nový model, který pomohl určit, odkud plazma pochází. Tento model propojil měření sondy Solar Orbiter s daty kosmické observatoře SDO agentury NASA a odhalil místo původu zkoumané magnetické kličky na Slunci v dosud nevídaných podrobnostech.

Význam objevu přesahuje studium samotných kliček. Přispívá totiž k objasnění toho, jak Slunce ohřívá svou atmosféru a urychluje částice slunečního větru do okolního prostoru. Navíc ukazuje, že sluneční atmosféra zanechává v částicích tohoto větru charakteristický otisk, který by vědcům mohl umožnit zkoumat historii slunečního plazmatu i daleko od Slunce. „Naše životy na Zemi i ve vesmíru jsou úzce spjaty s děním na naší hvězdě. Sluneční vítr propojuje Zemi se Sluncem. Pochopení jeho dynamiky je zásadní pro ochranu naší planety před extrémními projevy kosmického počasí,“ vysvětluje Daniel Müller, vědec agentury ESA zapojený do mise Solar Orbiter, a pokračuje: „Čím více víme, tím lépe se můžeme připravit na sluneční bouře a ochránit kosmickou infrastrukturu a technologie. Bez Solar Orbiteru by tento objev prostě nebyl možný – žádná jiná sonda nekombinuje takovou blízkost ke Slunci s přístroji potřebnými k odhalení této souvislosti. Je to skvělý příklad toho, že mise přináší přesně ten druh vědeckých poznatků, jaký jsme od ní očekávali. Propojuje Slunce s jeho širším okolím a odhaluje další podrobnosti o naší hvězdě.“

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/24071526-1-eng-GB/Solar_Orbiter_at_perihelion_27_March_2022.png
https://www.esa.int/…/24426550-1-eng-GB/Zooming_in_on_a_solar_switchback.png
https://www.esa.int/…/24426640-1-eng-GB/How_a_solar_switchback_is_formed.png