Článek
Tým vedený Národní astronomickou observatoří Japonska (NAOJ) v roce 2024 využil balónovou observatoř Sunrise-III, aby během letu ve stratosféře podrobně prozkoumala magnetické pole ve sluneční chromosféře. Výsledkem je dosud nebývalý detailní pohled na oblasti, které bývají kvůli své slabé magnetické aktivitě obtížně pozorovatelné.
Magnetický „baldachýn“ není jednoduchý oblouk
Pozorování přístrojem SCIP (Sunrise Chromospheric Infrared spectroPolarimeter) odhalila nad oblastmi klidného Slunce množství tenkých, protáhlých a vláknitých magnetických struktur. Nacházejí se uvnitř takzvaného magnetického baldachýnu – rozsáhlé struktury v chromosféře, která vzniká tím, že se magnetická pole vycházející z fotosféry s rostoucí výškou rozšiřují a propojují do obloukovitých struktur.
Dosavadní představa mohla takový baldachýn popisovat jako poměrně hladkou a spojitou strukturu. Nová data však ukazují mnohem komplikovanější obraz. Magnetické pole je podle pozorování tvořeno množstvím jemných vláken a dílčích struktur, které se vzájemně proplétají.
Právě jejich nepatrné rozměry přitom představují pro astronomy zásadní problém. Magnetická pole v klidných oblastech Slunce jsou totiž podstatně slabší než v aktivních oblastech, například v okolí slunečních skvrn. Detailní měření navíc ze Země komplikuje atmosféra, která obraz vzdáleného Slunce rozmazává.
Pozorování potvrdila počítačová simulace
Vědci proto výsledky ze Sunrise-III porovnali s numerickou simulací sluneční atmosféry. Ta dokázala pozorované vláknité struktury reprodukovat a nabídla také vysvětlení jejich vzniku.
Simulace ukazuje, že za jejich podobou stojí zkroucení magnetických siločar způsobené pohyby na povrchu Slunce. Materiál a magnetické pole v atmosféře tak nejsou uspořádané do jednoduchých oblouků, ale vytvářejí mnohem členitější strukturu.
Tento výsledek je důležitý nejen jako detailní popis slunečního magnetismu. Magnetická pole totiž zásadně ovlivňují dění v celé sluneční atmosféře a hrají klíčovou roli při přenosu energie z povrchu do vyšších vrstev.
Sunrise-III nabídla pohled z výšky 35 kilometrů
Význam pozorování souvisí také s místem, odkud byla pořízena. Sunrise-III není klasická družice. Jde o mezinárodní vědecký projekt využívající obří balón, který nese přibližně metrový dalekohled do výšky kolem 35 kilometrů nad Zemí.
V této výšce se observatoř nachází nad naprostou většinou zemské atmosféry. Sluneční obraz proto není ovlivněný atmosférickým „chvěním“ zdaleka tolik, jako při pozorování z pozemních observatoří.
Gondola Sunrise-III nesla tři vědecké přístroje vyvinuté mezinárodními týmy. Jedním z nich byl právě infračervený spektropolarimetr SCIP, vyvinutý pod vedením NAOJ. Tento přístroj umožňuje sledovat magnetická pole v různých výškách – od fotosféry až po chromosféru.
Magnetická pole v chromosféře nad oblastí klidného Slunce pozorovaná přístrojem SCIP na palubě Sunrise-III (vpravo) a magnetické struktury reprodukované numerickou simulací (vlevo). Tenké vláknité struktury zachycené přístrojem SCIP odpovídají v simulaci zkrouceným magnetickým siločarám. Zvětšený pohled vlevo dole ukazuje detail jedné z těchto struktur.
Magnetická pole ukázala i strukturu slunečních výtrysků
Vědci současně provedli další pozorování v oblasti klidného Slunce poblíž jeho viditelného okraje. Zaměřili se na spikuly, úzké a rychle se měnící výtrysky plazmatu, které vystupují z povrchu Slunce do jeho atmosféry.
SCIP zde dokázal zmapovat magnetické pole spikul a sledoval, jak se jeho struktura mění s rostoucí výškou nad slunečním okrajem. I tato měření přinášejí nový pohled na to, jak magnetická pole propojují jednotlivé vrstvy sluneční atmosféry.
Klidné Slunce rozhodně není úplně klidné
Označení „klidné Slunce“ může být poněkud zavádějící. Jde především o oblasti bez výrazných aktivních struktur, jako jsou sluneční skvrny. Právě tyto oblasti přitom zabírají většinu slunečního povrchu.
Nová pozorování Sunrise-III ukazují, že ani zde není magnetické pole jednoduché nebo statické. Naopak se v něm skrývá jemná struktura, kterou pozemská pozorování dosud nedokázala zachytit v takovém detailu.
Výsledky tak poskytují důležitou část skládačky při hledání odpovědi na jednu z dlouhodobých otázek sluneční fyziky: jak se energie ze slunečního povrchu dostává do vyšších vrstev atmosféry a podílí se na jejich ohřevu.
Sunrise-III díky pozorování ze stratosféry umožnila nahlédnout do magnetického světa Slunce v dosud obtížně dosažitelném rozlišení. A ukázala, že i tam, kde Slunce působí poklidně, se odehrává pozoruhodně složitý magnetický tanec.
Zdroj: EurekAlert / IOP Science / NAOJ / MPS / Sunrise-III/SCIP