Výsledky menia chápanie mechanizmu slnečných erupcií. Môžu tak prispieť k vyriešeniu záhady, ktorá už dlho zamestnáva solárnych fyzikov.
Najsilnejšia slnečná erupcia v roku 2025 spôsobila výpadky rádiového signálu v Európe, Ázii a na Blízkom východe. Nový výskum ukazuje, že častice zo slnečnej erupcie môžu dosiahnuť teplotu vyše 60 miliónov stupňov Celzia – šesťkrát vyššiu, ako hovorili posledné predpovede –, čo zdôrazňuje potrebu aktualizovaných modelov na lepšiu predpoveď vesmírneho počasia. Ilustračný obrázok. Zdroj: NASA/SDO
Častice slnečných erupcií dosahujú až šesťnásobne vyššie teploty, než sa vedci dosiaľ domnievali. K tomuto záveru dospeli výskumníci z Univerzity v St. Andrews v Škótsku. Zistili, že kladne nabité ióny v slnečných erupciách – jeden z dvoch kľúčových komponentov slnečnej plazmy – sa môžu ohrievať až na viac ako 60 miliónov stupňov Celzia.
Tento objav vrhá nové svetlo na doterajšie predpoklady solárnej fyziky a naznačuje, že ióny sa počas slnečných erupcií zahrievajú oveľa intenzívnejšie než elektróny. Štúdia publikovaná v časopise The Astrophysical Journal Letters prináša nečakané riešenie starej záhady našej najbližšej hviezdy.
Záhada solárnych erupcií
Slnečné erupcie sú obrovské explózie v atmosfére Slnka vyžarujúce silné záblesky žiarenia. Tieto udalosti sú známe tým, že dramaticky zvyšujú množstvo slnečného röntgenového a gama žiarenia, ktoré putuje na Zem. Vážne narúšajú naše technológie, satelity a rádiovú komunikáciu a predstavujú potenciálne nebezpečenstvo pre astronautov vo vesmíre. Je preto dôležité pochopiť tento nepravidelný a nebezpečný prejav slnečnej aktivity.
Výskum viedol Alexander Russell, ktorý prednáša o solárnej teórii na Fakulte matematiky a štatistiky Univerzity v St. Andrews. Kľúč k novým poznatkom umožnili moderné údaje pochádzajúce zo štúdií magnetickej rekonekcie – procesu v plazme, pri ktorom sa magnetická energia explozívne premieňa na teplo a kinetickú energiu. Na základe údajov z iných oblastí výskumu si tím pod vedením Alexandra Russella uvedomil, že slnečné erupcie s veľkou pravdepodobnosťou ohrievajú ióny silnejšie ako elektróny.
„Boli sme nadšení nedávnymi objavmi, že proces nazývaný magnetická rekonekcia zahrieva ióny 6,5-násobne viac ako elektróny,“ vyhlásil Russell. „Zdá sa, že ide o univerzálny zákon, ktorý bol potvrdený v blízkom vesmíre, slnečnom vetre a počítačových simuláciách. Nikto však predtým nespájal prácu v týchto oblastiach so slnečnými erupciami.“
Odpoveď na polstoročnú záhadu
Štúdia skúmala, ako sa plazma slnečných erupcií, zložená z iónov a elektrónov, počas týchto intenzívnych energetických udalostí zahrieva. „Solárna fyzika vo svojej podstate predpokladala, že ióny a elektróny musia dosahovať rovnakú teplotu. No po prepočítaní s modernými dátami sme zistili, že rozdiely medzi teplotou iónov a teplotou elektrónov môžu pretrvávať desiatky minút v dôležitých častiach slnečných erupcií, a tak vôbec po prvýkrát môžeme uvažovať o superhorúcich iónoch,“ priblížil Russell.
NASA | X-Class: A Guide to Solar Flares. Zdroj: Youtube/NASA Goddard
Okrem toho, že výsledky menia naše chápanie mechanizmu slnečných erupcií, nové odhady teplôt môžu pomôcť vyriešiť dlho pretrvávajúcu hádanku, ktorá zamestnáva solárnych fyzikov takmer päťdesiat rokov. Šírka určitých spektrálnych čiar – odtlačkov svetla emitovaného počas erupcií – bola totiž vždy širšia, než predpokladali štandardné odhady teplôt.
Otázka, prečo sú spektrálne čiary slnečných erupcií širšie, než sa očakávalo, pretrváva už od sedemdesiatych rokov 20. storočia. Vedci predpokladali, že za to môžu len turbulentné pohyby plazmy. Táto interpretácia však bola spochybnená, keď sa výskumníci snažili určiť povahu turbulencie.
Po takmer päťdesiatich rokoch nové štúdie naznačujú paradigmatickú zmenu – veľký podiel na vysvetlení záhadnej šírky spektrálnych čiar môžu mať práve superhorúce ióny. „A čo je ešte zaujímavejšie, nová teplota iónov presne zodpovedá šírke týchto spektrálnych čiar, čím sa potenciálne vyriešila astrofyzikálna záhada, ktorá trvala takmer pol storočia,“ dodal Russell.
Spresnenie budúcich predpovedí
Tieto zistenia nie sú len akademickou kuriozitou, majú aj praktické dôsledky pre predpovedanie vesmírneho počasia. Ak vedci doteraz podceňovali množstvo energie uloženej v iónoch slnečných erupcií, potom bude treba upraviť aj predpovede. Lepšie modely by mohli dať prevádzkovateľom satelitov, aerolíniám či vesmírnym agentúram presnejšie informácie a tiež viac času pripraviť sa na nebezpečné slnečné udalosti.
Výskum zároveň volá po vzniku novej generácie solárnych modelov, ktoré budú pristupovať k iónom a elektrónom oddelene; namiesto predpokladu, že majú jednotnú teplotu. Tento multiteplotný prístup je už bežný pri štúdiu iných plazmových prostredí, napríklad v magnetickom poli Zeme, no pri Slnku sa doteraz využíval len zriedka.
Zdroj: University of St. Andrews, The Astrophysical Journal Letters
(zh)
