NAUKA

Pet novosti sa Sunca

Rezultati posmatranja satelita IRIS

(A.Sm.)

24.10.2014

U najnovijem broju prestižnog časopisa Science, u okviru takozvanog “specijalnog dodatka”, objavljeno je čak pet radova koji su rezultati posmatranja satelita IRIS (Interface Region Imaging Spectrograph), koji je, u saradnji sa još nekoliko institucija, prošle godine lansirala NASA.

Sunce ima privilegovanu ulogu u odnosu na ostale zvijezde. Prije svega, ono vrlo neposredno utiče na živi svijet na Zemlji: život bez Sunčeve svjetlosti ne bi bio moguć, bar ne onakav kakav je danas. Ono je ubjedljivo najbliža zvijezda Zemlji (oko 300.000 puta je bliže od Proksime Kentauri). To znači da smo u mogućnosti da mnogo detaljnije i pouzdanije posmatramo dešavanja na Sunčevoj površini. Primjera radi, najbolji teleskopi današnjice nam daju mogućnost da razlučimo detalje veličine oko 70 km (Sunce je oko 150 miliona km udaljeno od nas). Ovo znači da je Sunce svojevrsna “prirodna labaratorija” koja nam pruža uvid u fizičke procese koji se dešavaju i u drugim, mnogo daljim fizičkim objektima.

Astrofizika XX stoljeća je uspjela da uspješno objasni procese fuzije koji se odigravaju u Sunčevom jezgru i da objasni kako se energija nastala u tim procesima prenosi do površine odakle, konačno, u obliku fotona (svjetlosti) biva emitovana u okolni prostor. Ono što je, pak, još uvijek nepoznanica je tzv. heliosfera, Sunčeva “spoljna” atmosfera: (oblast koja počinje iznad Sunčeve “površine” i proteže se maltene do granica Sunčevog sistema) njena struktura, fizički procesi koji u njoj vladaju i mehanizmi kojima ista dobija energiju. Konkretno, ni približno nam nije jasno kako dolazi do kontraintuitivnog porasta temperature sa visonom, sa nekih 6000K (temperatura Sunčeve površine-fotosfere) do nekoliko miliona K, koliko je temperatura Sunčeve korone. Da stvar bude zagonetnija, taj veliki porast temperature se dešava na prostornim skalama od svega nekoliko hiljada kilometara. Druga nepoznanica je Sunčev vjetar, struja naelektrisanih čestica koja, između ostalog, stiže i do Zemlje.

IRIS (Interface Region Imaging Spectrograph) je satelit sa teleskopom prečnika 20 cm, posebno prilagođen za posmatranja u ultraljubičastom dijelu spektra, tj. upravo na onim talasnim dužinama koje su karakteristične za temperature koje vladaju u ovoj enigmatičnoj oblasti Sunčeve atmosfere. Teleskop je opremljen spektrografom visoke rezolucije tako da je moguće dobiti spektar posmatranih događaja (tj. razložiti primljenu svjetlost na talasne dužine) i time dobiti više informacija o fizičkim uslovima koji tamo vladaju.

U posljednjem broju časopisa Science objavljeno je čak pet radova koji se bave rezultatima dobijenim sa IRIS satelita. Ukratko ćemo pobrojati šta smo to novo saznali protekle sedmice.

Visokoenergetski elektroni u koronalnim petljama

Paola Testa i saradnici u svom radu opisuju posmatranja u kojima se vide jako brze promene intenziteta na jako malim skalama, upravo u podnožiju takozvanih koronalnih petlji. Koronalne petlje su strukture koje se protežu od površine Sunca do Sunčeve korone i za njihovo postojanje je odgovorno magnetno polje. Ono što do sada nismo znali je da one, izgleda, imaju veze i sa transportom energije od površine ka koroni.

Ključnu ulogu u tom prenosu energije imaju jako brzi elektroni koji “udaraju” u podnožija koronalnih petlji i time ih zagrijavaju. Odakle onda ti brzi elektroni? Simulacije koje su analizirali saradnici IRIS tima pokazuju da se postojanje ovakvih elektrona može objasniti takozvanim nano-eksplozijama (nanoflares) čije se postojanje pretpostavlja ali su previše male da bi smo ih, za sada, mogli posmatrati. Glavni rival ovoj teoriji je do sada bila ideja o zagrijavanju petlji talasima ali smo zahvaljujući IRIS-u saznali da su u pitanju diskretni i burni dogadjaji.

Mini-petlje prvi put vidljive

Najveća prednost teleskopa koji se nalazi u svemiru je to što atmosfera Zemlje ne “razmazuje” sliku i kvalitet iste je ograničen samo veličinom objektiva (veći objektiv teleskopa – oštrija slika). Pored toga IRIS posmatra u ultraljubičastom domenu koji je vrlo problematičan za posmatranja sa Zemlje zbog apsorpcije u našoj atmosferi. Zahvaljujući ovim prednostima, Viggo Hansteen i saradnici su uspeli da identifikiju nešto što ranije nije bilo moguće: jako male petlje koje se protežu svega nekoliko lučnih sekundi (par hiljada km) iznad sunčeve površine i vidljive su samo na ultraljubičastim talasnim dužinama. Postojanje ovih objekata nije mogla da potvrdi čak ni Opservatorija za Dinamiku Sunca, prenosi B92.

Vrele eksplozije i mini tornado

Standardna slika o Sunčevoj atmosferi je sljedeća: temperatura opada sa nekih 6.000 do nekih 4.000 K (tzv. temperaturni minimum), a onda naglo raste do nekoliko miliona stepeni, kako ulazimo u koronu. Ovaj jednostavan model, međutim previđa, promjene temperature u horizontalnoj ravni. Zavhaljujući visokoj prostornoj i spektralnoj rezoluciji IRIS-a, Peter Hardi i saradnici su uspjeli da identifikuju male, ali burne eksplozije koje se odigravaju u fotosferi, na samoj sunčevoj površini.

Bart De Pontieu (inače naučni rukovodilac IRIS projekta) sa saradnicima je identifikovao jako male (nekoliko stotina km) “vrtloge” na Sunčevoj površini. Vrtložno kretanje je primijećeno anlizom spektroskopskih posmatranja: plavi i crveni pomak spektralnih linija nam omogućava da identifikujemo gdje se gas kreće ka nama a gdje od nas.

Posmatranje površine Sunca “pod uglom” nam daje ideju o tome kako se gas kreće u horizontalnoj ravni. Zahvaljujući koordinaciji posmatranja sa Švedskim Solarnim Teleskopom (SST), IRIS tim je uspeo da u tzv. “interface” regionu otkrije ova vrtložna kretanja koja je bilo nemoguće primijetiti ranije, pošto nismo imali instrument ovakve prostorne rezolucije koji nam u isto vrijeme omogućava da posmatramo gas temperature koja odgovara “interface” regionu. Pretpostavlja se da su ovi vrtlozi jedan od “kanala” u transportu energije sa površine Sunca ka višim slojevima atmosfere.

Mali, a brzi “džetovi” plazme

U petom radu, čiji su autori Tian i saradnici, predstavljena su posmatranja vrlo brzih i energetičnih “džetova” (usmerenih, prostorno organičenih tokova plazme) koji se također nalaze u “interface” regionu. Veličina ovih struktura (manje su od 300 km), u kombinaciji sa visokom temperaturom (bar 100 000 K, što znači da emituju samo u UV) ih je činila nevidljivim do sada. Pored toga, ovi “džetovi” su jako brzi: razvijaju brzine i do 250 km u sekundi.

Vrlo je moguće da upravo oni čine “začetak” Sunčevog vjetra. U svakom slučaju, neophodno je dalje izučavati uticaj ovih malih a burnih dogadjaja i na Sunčev vetar i na zagrijavanje korone pošto su oni, također, dosta česti i po svemu sudeći, i pored svoje visoke temperature i brzine, predstavljaju jedan sasvim uobičajen fenomen u atmosferi Sunca, prenosi B92.