Przejdź do treści

Ściemnienia koronalne pomagają w badaniach pogody kosmicznej

Koronalny wyrzut masy – wizja artystyczna. Źródło: ESA

Czy istnieją jakiekolwiek przesłanki wskazujące zawczasu, że pojawią się potężne burze słoneczne? Zespół astronomów wykorzystał symulacje numeryczne połączone z obserwacjami naszej gwiazdy, by dowieść, że istnieje jeszcze jeden sposób na określenie, kiedy te gwałtowne zjawiska zaczynają się do nas zbliżać.

Pogoda kosmiczna, a w szczególności rozbłyski słoneczne i koronalne wyrzuty masy (CME), mają bezpośredni wpływ na życie na Ziemi. Nasz świat jest wprawdzie chroniony przed nimi przez ziemskie pole magnetyczne, ale gdy burza słoneczna jest wystarczająco silna, może uszkodzić satelity meteorologiczne i sieć GPS, a nawet czasowo wyłączyć z użytku sieci energetyczne na powierzchni Ziemi. Właśnie dlatego zrozumienie tych zjawisk ma kluczowe znaczenie – także dla naszego funkcjonowania na co dzień we współczesnym świecie zależnym od licznych technologii.

Choć Słońce może wyglądać jak niezmienna, świecąca stałym światłem kula, w rzeczywistości jest bardzo dynamiczne. Plamy słoneczne rosną i kurczą się, rozbłyski słoneczne powstają i wybuchają, a najbardziej zewnętrzna warstwa Słońca, czyli korona, na przemian jaśnieje i ciemnieje. Najnowsze badania nad przyciemnieniami koronalnymi (długotrwałymi spadkami jasności na powierzchni Słońca) wykazały, że większość z tych zjawisk występuje tuż po koronalnych wyrzutach masy. Mogą one zatem dostarczać nam użytecznych informacji o zjawiskach związanych z szeroko pojętą pogodą kosmiczną.

Zespół kierowany przez Meng Jin z Lockheed Martin Solar Astrophysics Laboratory i słynnego Instytutu SETI połączył obserwacje z symulacjami komputerowymi, by lepiej zbadać związek między zjawiskami ściemnienia koronalnego a koronalnymi wyrzutami masy. Naukowcy wykorzystali w badaniach tzw. model Słońca z falami Alfvéna (AWSoM), który posłużył im do rekonstrukcji korony Słońca i środowiska propagacji wiatru słonecznego, a następnie przeprowadził symulacje powstawania CME o różnych charakterystykach, takich jak prędkość, masa i energia magnetyczna. Jin i jego współpracownicy przyjrzeli się również dostępnym obserwacjom zjawisk przyciemnienia, pochodzących z instrumentów Atmospheric Imaging Assembly i Extreme Ultraviolet Variability Experiment, które są częścią misji sondy Solar Dynamics Observatory.

 

Dwa przypadki przyciemnienia i rozjaśnienia koronalnego. Różnica pomiędzy obrazem podstawowym Słońca a obserwacjami zjawisk pokazana jest za pomocą skali kolorów (przyciemnienie w stosunku do oryginalnego zdarzenia zaznaczono na czarno, a rozjaśnienie – na czerwono). Źródło: Jin et al. 2022.

Na ilustracji: Dwa przypadki przyciemnienia i rozjaśnienia koronalnego. Różnica pomiędzy obrazem podstawowym Słońca a obserwacjami zjawisk pokazana jest za pomocą skali kolorów (przyciemnienie w stosunku do oryginalnego zdarzenia zaznaczono na czarno, a rozjaśnienie – na czerwono). Źródło: Jin et al. 2022.
 

Wyniki symulacji numerycznej. Źródło: Jin et al. 2022.

Na ilustracji: Wyniki symulacji numerycznej. Źródło: Jin et al. 2022.

 

Modele opracowane przez autorów były w stanie odtworzyć wiele cech obserwowanych w pociemnieniach koronalnych, które następowały po erupcji CME, co wskazuje na to, że pociemnienia te mogą pomóc w zrozumieniu charakterystyk powiązanych z nimi koronalnych wyrzutów masy takich jak ich energia, masa i konfiguracja magnetyczna linii strumieniowych, które je wywołały. Korzystający z tej wiedzy zespół badawczy wydedukował też, że przejściowe rozjaśnienia i przyciemnienia są związane z procesami podgrzewania plazmy w koronie Słońca, podczas gdy długotrwałe przyciemnienia centralne i odległe (oddalone od obszaru źródłowego) są spowodowane utratą masy na skutek erupcji CME. Stwierdzono również, że na wzorce przyciemnień koronalnych znaczący wpływ ma oddziaływanie pomiędzy erupcyjnymi strumieniami plazmy o różnych kierunkach a koroną słoneczną jako całością.

Wiedza na temat zależności między przyciemnieniami a koronalnymi wyrzutami masy może również pomóc nam także w wykrywaniu CME na gwiazdach poza Układem Słonecznym. Rozróżnienie między rozbłyskami gwiazdowymi a CME jest tu dość trudne, ale bardzo ważne przy rozważaniu potecjalnej zamieszkiwalności egzoplanet, ponieważ to koronalne wyrzuty masy mogą powodować zniszczenia atmosfer planetarnych. Wiedząc, że CME są związane z pociemnieniami gwiazd, możemy zatem lepiej określić, które gwiazdy emitują CME, a tym samym ocenić, które planety mogą nadawać się do zamieszkania lub gościć obce formy życia.


Rysunek pokazujący położenia CME i linii pola magnetycznego względem ciemniejących plam. Źródło: Jin et al. 2022
Na ilustracji: Rysunek pokazujący położenia CME i linii pola magnetycznego względem ciemniejących plam. Źródło: Jin et al. 2022



Czytaj więcej:

Źródło: Aasnova.org

Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
 

Na zdjęciu: Koronalny wyrzut masy – wizja artystyczna. Źródło: ESA

Reklama