Výzkumy v ASU AV ČR (94): Kouřové kroužky ve slunečních erupcích
Sluneční erupce jsou velmi dynamickými jevy, které jsou vyvolány prudkou změnou konfigurace magnetického pole v aktivních oblastech na Slunci. I když rámcové představy o procesech, které během erupce probíhají, jsou známy již od padesátých let dvacátého století, detaily probíhajících pochodů jsou odhalovány i v současné době. Jaroslav Dudík z ASU společně s kolegy vyšetřoval přítomnost vírových pohybů vyvolaných vyvržením filamentu při erupci.
Magnetické pole aktivní oblasti se vypíná do vyšších vrstev atmosféry Slunce ve formě smyček, které jsou vyplněny horkým plazmatem. Jsou tedy zdrojem intenzivního záření především v daleké ultrafialové oblasti spektra a je možné je sledovat s pomocí přístrojů umístěných mimo zemskou atmosféru. Vynikajícím přístrojem v této úloze je zejména přístroj AIA (Atmospheric Imaging Assembly – tedy „přístroj na zobrazování atmosféry“) na kosmické družici SDO (Solar Dynamics Observatory). Ten posílá celodiskový snímek Slunce v deseti spektrálních kanálech každých dvanáct sekund. Tento materiál je tedy nedocenitelným zdrojem kvalitních pozorování dynamických projevů probíhajících v atmosféře Slunce, erupce nevyjímaje, a zachycuje chování plazmatu s teplotami mezi deseti tisíci až deseti miliony stupňů.
Nejen z pozorování je však možné usuzovat na děje v rychle probíhajících erupcích. Důležitým materiálem jsou také výsledky numerických simulací, jejichž cílem je co možná nejvěrněji zachytit podmínky v rychlých procesech. Numerické simulace umožňují studovat i charakter fyzikálních veličin, jež není možné z pozorování přímo odvodit. Například konektivitu magnetického pole, jež je zdůrazněno koronálními smyčkami.
Jaroslav Dudík z ASU a jeho kolegové z předních evropských institucí zkombinovali oba přístupy. Zaměřili se na vývoj koronálních smyček na periférii eruptivní aktivní oblasti. Z některých pozorování v minulosti vyplývalo, že tyto smyčky v průběhu erupce doprovázené vyvržením filamentu expandují a po erupci opět kontrahují. Jakoby přes ně přešla rázová vlna. J. Dudík a spolupracovníci si povšimli, že stejné projevy lze vysledovat i ve výstupech numerické simulace. Ukázali, že kmitavý pohyb koronálních smyček je důsledkem šíření vírové struktury vyvolané Alfénovou vlnou, která je vybuzena během vzestupného pohybu magnetických struktur v počátečních fázích vyvržení filamentu. Zatímco Alfénova vlna samotná projde výpočetním boxem poměrně rychle, zanechává za sebou expandující vírové oblouky. Tento jev dobře znají kuřáci, pokud umí vyfukovat známé kouřové kroužky. Ty jsou stabilizovány právě vírovým prouděním po plášti toru („pneumatiky“). Vírové kroužky se často vyskytují v prostředí s rychlou změnou a vyvržení filamentu do této kategorie perfektně zapadá.
Autoři představovaného článku konfrontovali detailní výstupy z numerické simulace s pozorováními dvou erupcí spojených s výronem filamentu. Zvolili erupce s výrazně odlišnými mohutnostmi – jednak silnou erupci třídy X1,1 z 5. 3. 2012 a pak slabou erupci C3,5 z 19. 6. 2013. V obou případech jednoznačně dohledali známky průchodu vírového kroužku atmosférou Slunce zcela v souladu s předpovědí numerického modelu. Expanze koronálních smyček byla výrazně rychlejší (přes 30 km/s) než jejich zpětná kontrakce (sotva 5 km/s). Navíc spolu tyto dva odlišné pohyby koexistují, což je dalším důkazem pro přítomnost vírového prstence. Sluneční erupce jsou tedy velmi komplexními jevy, jejichž mnohé detaily stále ještě čekají na odhalení.
REFERENCE
Dudík J. a kol., Expanding and Contracting Coronal Loops as Evidence of Vortex Flows Induced by Solar Eruptions, Astrophysical Journal (v tisku), preprint arXiv:1706.04783
KONTAKT
doc. RNDr. Jaroslav Dudík, PhD.
Sluneční oddělení Astronomického ústavu AV ČR
Email: jaroslav.dudik@asu.cas.cz
Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Sluneční oddělení ASU AV ČR
Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v.v.i.