Taborni ognji na Soncu

Nazaj

Poglej/poslušaj na

10. februarja 2020 je Evropska vesoljska agencija (ESA) v orbito okoli Sonca poslala svojo najnovejšo misijo, imenovano Solar Orbiter. Komaj je nato ta satelit konec maja istega leta prvič poskusno proti naši zvezdi obrnil svoja teleskopa za opazovanje Sonca v ultravijolični svetlobi, že je poskrbel za razburjenje med znanstveno srenjo. Njegovi najbolj podrobni posnetki Sonca so namreč razkrili povsem nove pojave na njem, ki so jih znanstveniki poimenovali – taborni ognji. Pa pojdimo lepo po vrsti.

Solar Orbiter je ena od dveh misij, ki sta bili pred kratkim poslani v vesolje z namenom, da opazujeta dogajanje na Soncu ter v medplanetarnem prostoru iz njegove neposredne soseščine. Če se NASINA sonda Parker Solar Probe naši zvezdi na trenutke približa na razdaljo enako le nekaj Sončevim polmerom, pa je Solar Orbiter tista misija, ki Sonce tudi snema in nam pošilja osupljive posnetke njegove atmosfere. Solar Orbiter okoli Sonca potuje po iztegnjeni tirnici, pri čemer se Soncu najbolj približa na razdaljo, ki je enaka vsega 60 Sončevim polmerom oziroma 0,284 astronomske enote, to pa je manj, kot znaša polmer Merkurjeve orbite. Na tej razdalji je Sonce videti kar 3,5 krat večje kot na površju našega planeta.

Solar Orbiter sestavlja več različnih inštrumentov, med njimi šest teleskopov, ki opazujejo Sonce ter njegovo okolico, ter štirje inštrumenti za lokalne meritve lastnosti Sončevega vetra ter medplanetarnega magnetnega polja. Med teleskopi sta tudi ultravijolični kameri EUI (po angleško Extreme Ultra Violet Imager), ki Sonce snemata v valovnih dolžinah 121,6 nm, 17,4 nm in 33,5 nm. S tem Solar Orbiter lahko opazuje dogajanje v plasteh Sončeve atmosfere, ki pripadajo zgornji kromosferi ter spodnji koroni. To območje je še posebej zanimivo za znanstvenike, saj se v njem na višini 2100 kilometrov nahaja plast, v kateri temperatura Sončeve atmosfere na razdalji le 100 kilometrov hitro naraste za faktor 50 – od 20 tisoč na 1 milijon Kelvinov.

Tekom začetne faze svoje misije, ki je trajala vse do novembra leta 2021, se je Solar Orbiter kar dvakrat približal Veneri in še enkrat Zemlji, znanstvenih meritev pa ta čas načeloma ni izvajal. 30. maja 2020 se je Solar Orbiter približal Soncu na 0.556 astronomske enote in astronomi so hoteli preizkusiti delovanje nekaterih njegovih inštrumentov. Tako so proti Soncu usmerili obe ultravijolični kameri, ki sta tekom 250-tih sekund delali posnetke Sonca s presledki petih sekund. Vsaka kamera je tako naredila 50 posnetkov Sonca. Zaradi izjemne bližine, je lahko Solar Orbiter razločil strukture na Soncu v velikosti vsega 400 kilometrov!

Na prvi pogled so posnetki pokazali že znane pojave v Sončevi koroni. Ker smo šele v začetni fazi Sončevega cikla 25, je Sonce izredno mirno. Aktivnih območij je bilo 30. maja 2020 malo, Sončeva kromosfera pa je bila posejana s silnicami magnetnega polja, ki prodrejo v Sončevo atmosfero iz spodnjih plasti Sonca, nato pa se vanje nedaleč stran tudi vrnejo, pri tem pa na njih ujeti nabiti delci sevajo ultravijolično svetlobo. Tokrat pa so astronomi zaznali tudi nekaj nepričakovanega – na posnetkih Sonca je bila njegova atmosfera posejana z majhnimi območji, ki so se nahajala med 1000 in 5000 kilometri nad Sončevim površjem, katerih površine so merila milijon kvadratnih metrov in ki so se od ostalih struktur razlikovala po tem, da so na trenutke zažarela veliko močneje od okolice, nato pa so ugasnila. Žarenje je trajalo tipično med 10 in 100 sekundami, pri čemer pa povišan izsev kaže na povišano temperaturo v primerjavi z okolico.

Astronomi so za pojav tabornih ognjev na Soncu okrivili fizikalni pojav, ki se mu reče magnetna rekonekcija oziroma prevezovanje. Gre za pojav, ko se dve magnetni silnici, ki izvirata iz različnih območij na Soncu, zelo približata ena drugi ter se nato prevežeta, tako da nastaneta dve drugačni magnetni silnici. Novi silnici sta ponavadi zelo ukrivljeni ali celo močno zviti. Takoj po prevezovanju se novi silnici začneta ravnati, pri tem pa se del magnetne energije teh silnic porabi za segrevanje delcev, ki se na njih nahajajo. Zaradi povišane temperature, ti delci začnejo oddajati še več ultravijolične svetlobe.

Naj povemo da so podobni pojavi na Soncu že bili opaženi, le da so bile njihove velikosti veliko večje od tabornih ognjev. Taborni ognji tako predstavljajo nov pojav, ki prenaša energijo iz Sončeve notranjosti v spodnje plasti Sončeve korone in tako pomaga zviševati njeno temperaturo. Tako se astronomi korak za korak odgovarjajo približujejo odgovoru na vprašanje ki znanstveno srenjo muči že približno sto let in sicer zakaj je Sončeva korona tako izjemno vroča.

Literatura

1. Chen, Y., Przybylski, D., Peter, H., Tian, H., Auchère, F. And Berghmans, D., Transient small-scale brightenings in the quiet solar corona: a model for campfires observed with Solar Orbiter, 2021, Astronomy & Astrophysics
2. Berghmans, D., Auchère, F., Long, D. M., Soubrié, E., Zhukov, A. N., Mierla, M., Schühle, U., Antolin, P., Parenti, S., Harra, L., Podladchikova, O., Aznar Cuadrado, R., Buchlin, É., Dolla, L., Verbeeck, C., Gissot, S., Teriaca, L., Haberreiter, M., Katsiyannis, A. C., Rodriguez, L., Kraaikamp, E., Smith, P. J., Stegen, K., Rochus, P., Halain, J. P., Jacques, L., Thompson, W. T., Inhester, B., Extreme UV quiet Sun brightenings observed by Solar Orbiter/EUI, 2021, Astronomy & Astrophysics
3. Panesar, Navdeep K. , Tiwari, Sanjiv K. , Berghmans, David , Cheung, Mark C. M. , Muller, Daniel , Auchere, Frederic , Zhukov, Andrei, The Magnetic Origin of Solar Campfires, 2021, ApJ Letters
4. Solar Orbiter’s first images reveal ‘campfires’ on the Sun, European Space Agency, https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Solar_Orbiter/Solar_Orbiter_s_first_images_reveal_campfires_on_the_Sun
5. Solar Orbiter factsheet, European Space Agency, https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Solar_Orbiter/Solar_Orbiter_factsheet