Nevídané snímky: vedci získali v Austrálii unikátne obrazy slnečnej koróny

Brnianski vedci spracovali tisíce snímok z tohtoročného zatmenia Slnka v Austrálii. Výsledkom sú jedinečné obrazy.

Takto by vyzeralo úplné zatmenie Slnka, keby sme 99,4 percenta bieleho svetla odstránili. Snímka je poskladaná z 256 obrazov zhotovených piatimi prístrojmi. Zdroj: Miloslav Druckmüller a kol.

Úkaz úplného zatmenia Slnka sa odohral 20. apríla 2023 nad západným pobrežím Austrálie, kam za ním vyrazil aj medzinárodný vedecký tím zložený z brnianskych matematikov a astrofyzikov z Havajskej univerzity. Výsledok niekoľkotýždňovej práce matematika Miloslava Druckmüllera z Fakulty strojného inžinierstva Vysokého učenia technického, ktorý je autorom softvéru, pomocou ktorého boli zozbierané dáta spracované do podoby snímok, nemá na svete obdobu. Miloslav Druckmüller považuje snímky za jedinečné.

„Tento rok sme prekonali všetko, čo sa nám až doteraz podarilo. Snímky bielej slnečnej koróny v tomto množstve a kvalite nemá nikto iný. A čo sa týka snímok spektrálnych čiar iónov železa a argónu, tie sú na svete absolútne unikátne.“

Tieto fotografie sú nielen krásne. Pre astrofyzikov z Havajskej univerzity sú zdrojom cenných informácií o jasne žiariacom okolí Slnka tvorenom horúcim ionizovaným plynom – plazmou.

Mimoriadne úspechy

„V tomto roku sa nám po prvý raz podarilo pozorovať deväťkrát ionizovaný argón, čo je veľký úspech. Už od roku 2008 pozorujeme ióny železa a niklu. Aby vznikol daný ión, je potrebná určitá teplota. Vďaka pozorovaniu iónov tak máme v podstate metódu, ako nepriamo merať teplotu slnečnej koróny, ktorú inak nevieme zmerať,“ vysvetlil Druckmüller. Spracovanie snímky jedného ionizovaného prvku pritom znamená prácu s viac než tisíckou vstupných obrázkov: niektoré zachytávajú svetlo koróny cez špeciálne filtre, iné slúžia ako kalibračné snímky.

Pozrite si

Svet čaká jedinečné hybridné zatmenie Slnka

19. apríla 2023 | VEDA NA DOSAH

Vizualizácia jemných štruktúr

Obrázky spracované špeciálnou technikou slúžia na vizualizáciu jemných štruktúr, ktoré bežná fotografia nedokáže zachytiť. Pre astrofyzikov sú zábery dôležité v kombinácii s dátami: hodnoty jednotlivých pixelov na fotografii majú presný fyzikálny význam. „Jeden obraz, ktorý tvorím, je vlastne nesprávny, je urobený tak, aby pre ľudský zrak zviditeľnil štruktúry, ktoré sa nedajú zobraziť priamo, pretože majú veľmi malý kontrast. Potom existuje obraz, na ktorom nie je prakticky nič vidieť, ale je korektný z hľadiska jasu. Až tieto dva obrazy dohromady dávajú z vedeckého hľadiska zmysel,“ dodal Druckmüller.

Biela slnečná koróna: na tomto širokouhlom obrázku je svetlo odrazené od voľných elektrónov. Elektrón je nabitá častica, ktorú ovplyvňuje magnetické pole Slnka. Na obrázku je vizualizácia slnečného magnetického poľa. V ľavej dolnej časti obrázka je dobre vidieť veľký oblak plazmy, označovaný skratkou CME (Coronal Mass Ejection), ktorý odletel od Slnka. Zdroj: Miloslav Druckmüller a kol.

Tajomstvo horúcej koróny

Výskumný tím Solar Wind Sherpas sa venuje skúmaniu neviditeľných farieb slnečnej koróny. Vďaka vlastnému špeciálnemu vybaveniu pozorujú správanie prvkov, ktoré stratili veľa, často aj polovicu, svojich elektrónov a vyžarujú svetlo vo veľmi špecifických farbách, respektíve vlnových dĺžkach. Medzi najdominantnejšie prvky na Slnku patrí vodík a hélium. V koróne sa vyskytujú aj ďalšie prvky, ako napríklad železo, nikel, kyslík, uhlík a vápnik. Každý z nich v sebe skrýva tajomstvo horúcej koróny, ktorá obklopuje Slnko a v ktorej sa utvára slnečný vietor. Ten má veľký vplyv na našu planétu, spôsobuje totiž ionizáciu zemskej atmosféry, ktorá sa prejavuje výskytom polárnej žiary, poruchou príjmu na krátkych rádiových vlnách alebo kolísaním a výpadkami v elektrickej sieti, ktoré môžu byť aj veľmi vážne.

Detail vnútornej koróny: na okraji Slnka vidno jasne červené protuberancie, ktorých farba je daná predovšetkým žiarením vodíka. Zdroj: Miloslav Druckmüller a kol.

Farby Slnka

Slnečná koróna má počas úplného zatmenia Slnka bielu farbu. Svetlo, ktoré vidíme, je totiž biele svetlo slnečnej fotosféry zakryté Mesiacom, ktoré sa odráža od voľných elektrónov. V koróne však žiaria aj excitované atómy a ióny. Ich žiarenie predstavuje asi len 0,2 percenta z celkového svetla slnečnej koróny.

Skvelé výsledky aj vďaka novej technike

K mimoriadne dobrým výsledkom celej expedície prispelo nielen dobré počasie, ale aj nová technika. Zásadné zlepšenie sa podarilo najmä v pozorovaní žiarenia iónov železa v slnečnej koróne aj vďaka novým filtrom, ktoré sú stabilné v obrovskom rozsahu teplôt. Vedci ich zakúpili s finančnou podporou Havajskej univerzity (jeden stál 8 500 dolárov). V zostave na jednom z pozorovacích miest je ich osem. „Zadovážili sme nové filtre, ktoré na rozdiel od pôvodných nemusia byť umiestnené v termostate, s čím predtým súvisel celý rad problémov: museli sme ich teplotu udržiavať na 40 stupňoch Celzia s výkyvom maximálne jeden stupeň,“ uviedol Miloslav Druckmüller.

Pozrite si

Aj Slovensko sa podieľa na výstavbe Európskeho slnečného ďalekohľadu

30. júla 2023 | VEDA NA DOSAH

Okrem filtrov si zabezpečili novú optiku a nové kamery, ktoré nahradili na svoju dobu síce špičkové, ale po rokoch už zastarané predchodkyne. Podľa Miloslava Druckmüllera nové kamery urýchlili prenos dát. „Nové kamery zvládnu ukladať desiatky obrázkov za sekundu, vďaka čomu je využitie času zatmenia prakticky stopercentné. Napríklad v tomto roku trvalo zatmenie len necelú minútu, ktorú sme ale mohli naplno využiť. Kamery navyše majú desaťnásobne lepšie rozlíšenie než tie pôvodné, takže je to naozaj veľký posun.“

Tím sa už chystá na budúcoročné zatmenie Slnka, ktoré sa uskutoční  8. apríla 2024 v Mexiku. Zatmenie Slnka v roku 2024 má trvať dlhšie, až štyri minúty.

Zdroj: TS FSI VUT Brno

(zh)