Výzkumy v ASU AV ČR (189): Arkády erupčních smyček připomínají jezdecká sedla

Při slunečních erupcích dochází ke skokové přestavbě složitých struktur magnetického pole ve sluneční koróně, ve vnější vrstvě sluneční atmosféry. K této přestavbě nejčastěji dochází v tzv. aktivních oblastech, tedy v takových místech sluneční atmosféry, v nichž se vyskytují velmi koncentrovaná a zesilovaná magnetická pole. Při rekonexi se magnetické pole dostává do jednodušší konfigurace a dojde tak k překotnému uvolnění přebytečné energie v mnoha formách. 

Učebnicový popis slunečních erupcí vychází z dvojrozměrného modelu. Z pozorování je zřejmé, že probíhající erupce jsou plně trojdimenzionální. V literatuře se objevilo několik pokusů o zobecnění původního 2D modelu o jednu dimenzi, nejjednodušší přístup například předpokládá, že v třetím rozměru se jednotlivé 2D řezy prostě opakují. Geometrie a dynamika skutečných erupcí však naznačuje, že tento přístup je nedostatečný. V posledních letech se v literatuře objevily úspěšné pokusy o plně trojrozměrný popis erupcí na Slunci a dlužno podotknout, že pracovníci Slunečního oddělení ASU byli u toho. 

Po proběhlé rekonexi se v chromosféře formují arkády tzv. erupčních smyček. Tvarově připomínají tunel s románským obloukem, jehož „sloupy“ se kotví v nižších vrstvách atmosféry, kde prostorově souvisejí s výskytem tzv. erupčních vláken, jasných vláknitých struktur viditelných při pozorování erupce v chromosférických spektrálních čarách. Podél oblouků právě sem sklouzávají energetické elektrony a nižší vrstvy atmosféry ohřívají. Energetické elektrony se ale srážejí i s látkou uvězněnou ve smyčkách ve vyšších výškách, kde se tak stávají zdrojem převážně ultrafialového nebo měkkého rentgenového záření. Proto lze struktury erupčních smyček nejlépe pozorovat v těchto vysokoenergetických oborech. 

Naštěstí jsou dnes taková pozorování k dispozici rutinně z kosmických sond. Jednoznačně nejužitečnějším přístrojem je v tomto ohledu Atmospheric Imaging Assembly (AIA) na družicové Solar Dynamics Observatory (SDO). Tento multifunkční fotoaparát pořizuje celodiskové snímky hned v deseti různých ultrafialových kanálech s prostorovým rozlišením 1,5“ a časovou kadencí až 12 sekund. V režimu 24-7 tak mapuje dění plazmatu v rozsahu teplot 10 000 K až 10 000 000 K. 

Při studiu erupce z 9. května 2011 si Juraj Lörinčík, doktorand Jaroslav Dudíka, povšiml, že arkády erupčních smyček tvarem připomínají jezdecké sedlo. K tomuto závěru dospěli trasováním erupčních smyček pořízených jednak přístrojem AIA a jednak přístrojem EUVI na družici STEREO-A. Sonda STEREO se v daném dni nacházela v zorném úhlu 94 stupňů proti zorné přímce SDO a tato kombinace tak umožnila kompletní 3D pohled na studované erupční smyčky. Během impulsní fáze erupce, v níž probíhá intenzivně rekonexe, bylo patrné, že smyčky na obou krajích arkády jsou nápadně zvednuty do větších výšek, podobně jako jezdecké sedlo má na svých koncích rozsochy (nejvíce patrná je vzadu, kde se do ní opírá jižní partie jezdcových zad). V průběhu erupce koronální smyčky překrývající horkou páteř erupčních smyček nápadně odstávaly do stran. Tvar erupčních vláken kotvících smyčky erupční arkády odpovídal jedné z konfigurací obecného trojrozměrného modelu sluneční erupce, který bylo velmi obtížné postihnout zobecněným dvojrozměrným modelem. 

Autoři studovali další čtyři exempláře erupcí různých mohutností, které byly v minulosti velmi detailně studovány v literatuře, a ukázali, že i v těchto případech tvar arkády erupčních smyček vypadá jako jezdecké sedlo včetně krajových rozsoch. Práce tedy naznačuje, že magnetická sedla jsou běžnou konfigurací erupčních smyček a přirozeným průvodcem slunečních erupcí.

REFERENCE

J. Lörinčík, J. Dudík, G. Aulanier, Saddle-shaped Solar Flare Arcades, Astrophysical Journal Letters 909 (2021) L4, preprint arXiv:2102.10858.

KONTAKT

Mgr. Juraj Lörinčík
juraj.lorincik@asu.cas.cz
Sluneční oddělení Astronomického ústavu AV ČR

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Sluneční oddělení ASU AV ČR