Naukowcy uzyskali niezwykle szczegółowe obrazy zewnętrznej atmosfery Słońca, czyli korony słonecznej, wykorzystując nową technologię zwaną koronalną optyką adaptacyjną.
Korona słoneczna to najbardziej zewnętrzna warstwa atmosfery Słońca o ekstremalnie wysokiej temperaturze. Fascynuje naukowców od dziesięcioleci, jednak do tej pory uchwycenie wyraźnych obrazów tego regionu było niemal niemożliwe. Teraz zaczyna się to zmieniać.
Naukowcy z National Solar Observatory, należącego do U.S. National Science Foundation, oraz New Jersey Institute of Technology opracowali nową technologię zwaną koronalną optyką adaptacyjną. Ten system usuwa rozmycie obrazu pochodzące od atmosfery Ziemi i dostarcza najostrzejsze obrazy i najbardziej szczegółowe filmy zewnętrznej atmosfery Słońca, jakie kiedykolwiek uzyskano.
Protuberancje słoneczne i plazma
Wśród niezwykłych obserwacji wykonanych przez zespół badaczy znajduje się film pokazujący szybko zmianiającą się protuberancję oraz drobne turbulentne przepływy wewnątrz tej struktury.
Protuberancje słoneczne to duże, jasne struktury, często wyglądające jak łuki lub pętle, rozciągające się na zewnątrz od powierzchni Słońca.
Prezentowane niżej filmy zostały wykonane za pomocą Goode Solar Telescope w Big Bear Solar Observatory przy użyciu nowego systemu optyki adaptacyjnej koronalnej Cona. Filmy pokazują światło emitowane przez plazmę słoneczną w linii widmowej wodoru H alfa.
Poklatkowy film przedstawiający strukturę ponad powierzchnią Słońca i jej przekształcanie się z niespotykaną dotąd szczegółowością. Powierzchnia Słońca pokryta jest „spikulami”, czyli krótkotrwałymi wyrzutami strumieni plazmy, których powstawanie wciąż jest przedmiotem naukowych debat. Smugi po prawej stronie filmu to deszcz koronalny spadający na powierzchnię Słońca. Źródło: Schmidt i in./NJIT/NSO/AURA/NSF
Kolejny film pokazuje szybkie formowanie się i zapadanie drobno ustrukturyzowanego strumienia plazmy. „To zdecydowanie najbardziej szczegółowe obserwacje tego typu, pokazujące cechy, których wcześniej nie obserwowano, i nie jest do końca jasne, czym one są” — mówi Vasyl Yurchyshyn, współautor badania i profesor badawczy NJIT-CSTR. „To niezwykle ekscytujące zbudować instrument, który pokazuje nam Słońce jak nigdy dotąd” — dodaje Schmidt.
Film poklatkowy pokazujący powstawanie i zapadanie się złożonego strumienia plazmy poruszającego się z prędkością prawie 100 kilometrów na sekundę przed systemem pętli koronalnej. Prawdopodobnie jest to pierwszy raz, kiedy taki strumień, który naukowcy nazywają „plazmoidem”, został zaobserwowany, co skłania ich do zastanowienia się nad fizycznym wyjaśnieniem obserwowanej dynamiki plazmy. Autor: Schmidt i in./NJIT/NSO/AURA/NSF
Trzeci film pokazuje cienkie pasma deszczu koronalnego — zjawiska, w którym chłodna plazma skrapla się i opada z powrotem w kierunku powierzchni Słońca. „Krople deszczu w koronie Słońca mogą być węższe niż 20 kilometrów” — mówi astronom NSO Thomas Schad — „Te odkrycia oferują nowe, bezcenne spostrzeżenia obserwacyjne, które są niezbędne do testowania komputerowych modeli procesów koronalnych”.
Deszcz koronalny powstaje, gdy gorętsza plazma w koronie Słońca stygnie i staje się gęstsza. Podobnie jak krople deszczu na Ziemi, deszcz koronalny jest przyciągany w dół na powierzchnię przez grawitację. Ponieważ plazma jest naładowana elektrycznie, podąża za liniami pola magnetycznego, które tworzą ogromne łuki i pętle, zamiast spadać w linii prostej. Ten film poklatkowy składa się z obrazów deszczu koronalnego o najwyższej rozdzielczości, jakie kiedykolwiek wykonano. Naukowcy pokazują w artykule, że pasma mogą być węższe niż 20 kilometrów. Źródło: Schmidt i in./NJIT/NSO/AURA/NSF
Ostatni film pokazuje gwałtowne ruchy protuberancji słonecznej kształtowanej przez magnetyzm Słońca.
Poklatkowy film pokazujący, jak plazma protuberancji słonecznej „tańczy” i skręca się z polem magnetycznym Słońca. Źródło: Schmidt i in./NJIT/NSO/AURA/NSF
Zagadka grzenia korony słonecznej
Korona słoneczna jest podgrzewana do milionów stopni – a to znacznie więcej niż temperatura powierzchni Słońca – przez mechanizmy nieznane naukowcom. W koronie zachodzą również inne dynamiczne zjawiska angażujące znacznie chłodniejszą plazmę, która wydaje się czerwonoróżowa podczas zaćmień. Naukowcy uważają, że zbadanie struktury i dynamiki chłodniejszej plazmy jest kluczem do rozwiązania zagadki grzania korony i pogłębienia naszej wiedzy na temat erupcji, które wyrzucają plazmę w przestrzeń kosmiczną.
Jest to ważne pole badań, ponieważ aktywność Słońca wpływa na pogodę kosmiczną, tj. warunki w bliskim otoczeniu Ziemi. Rozbłyski słoneczne, koronalne wyrzuty masy i wiatr słoneczny mogą wpływać na technologię i systemy na Ziemi i w kosmosie. Postęp w tej dziedzinie badań wymaga stosowania dużych teleskopów i adaptacyjnych systemów optycznych, takich jak system opracowany przez ten zespół badaczy.
Więcej informacji: publikacja “Observations of fine coronal structures with high-order solar adaptive optics” autorów Dirk Schmidt i in., 27 May 2025, Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-025-02564-0
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Deszcz koronalny na Słońcu. Źródło: Schmidt i in./NJIT/NSO/AURA/NSF
