Bližnji posnetki na Soncu razkrivajo taborne ognje

Sredi junija se je evropski solarni orbiter Soncu približal na 77 milijonov kilometrov in tam posnel nekaj fotografij.

Objavljeno
16. julij 2020 12.00
Posodobljeno
16. julij 2020 16.28
Sonce, posneto z instrumentoma EUI in PHI. Posnetki so nastali 18. in 30. maja. FOTO: Solar Orbiter/EUI Team; PHI Team/ESA & NASA 
Prve fotografije Sola, evropskega solarnega orbiterja, posnete z oddaljenosti 77 milijonov kilometrov, so blizu samega površja razkrile miniaturne sončne blišče, tako imenovane taborne ognje ali nanoblišče. Tega pojava do zdaj tako podrobno nismo videli. Ker je Solo v preteklih tednih pravzaprav deloval še v preizkusni fazi, znanstveniki upajo na še veliko zanimivih odkritij. 

Solarni orbiter je Soncu naproti poletel februarja, sredi junija je opravil prvi bližnji mimolet in se naši zvezdi približal na 77 milijonov kilometrov, v prihodnjih letih pa bo razdaljo še zmanjšal, na 42 milijonov kilometrov. Za primerjavo: Zemlja je povprečno od Sonca oddaljena okoli 149 milijonov kilometrov. To seveda tudi pomeni, da bodo fotografije v prihodnjih letih še boljše in bodo razkrile še več. Najbolj pa se znanstveniki veselijo pogleda na oba pola, saj ju do zdaj niso podrobneje spoznali.

Kmalu potem je svet zajela pandemija koronavirusa, zato so se morali inženirji še kako potruditi, da so lahko uspešno testirali in umerili instrumente orbiterja. Večino dela so opravili od doma, saj so pri Esi uvedli stroge ukrepe socialnega distanciranja. Nekaj časa je bil orbiter celo v varnem načinu delovanja, saj niso mogli zagotoviti podpore. 
 

 

»To so prve fotografije in že vidimo zanimiv pojav,« je bil navdušen znanstvenik Daniel Müller. »Nismo pričakovali takšnih rezultatov že na začetku. Videli smo tudi, kako znanstveni instrumenti dopolnjujejo drug drugega in nam podajajo celostno sliko Sonca in okolice.«
 
»Navdušeni smo nad temi prvimi posnetki, ampak to je komaj začetek. Solo je šele začel svojo veliko turnejo v notranjost osončja in bo v manj kot dveh letih Soncu prišel še bližje. Nazadnje na vsega 42 milijonov kilometrov, kar je le četrtina razdalje med Soncem in Zemljo,« je dodal Müller. 

Glavne prednosti Sola so, da je to prva in edina sonda, ki bo Sonce lahko fotografirala z razdalje okoli 42 milijonov kilometrov. To je edina sonda, ki bo obletela oba pola in ju tudi fotografirala. Poznavanje polov je nujno za razumevanje sončevega dinama, kako nastane magnetno polje in kako se spreminja v 11-letnem ciklu. To je tudi prva sonda, ki bo, ko bo Soncu najbližje, nekaj dni okoli njega krožila s skoraj enako hitrostjo, kot se Sonce vrti na ekvatorju, in bo lahko z zadnje strani spremljala in proučevala nastanek sončnih neviht in drugih pojavov, je naštela Jejčičeva. 

 
Taborni ognji, vidni na sliki ultravijolične kamere (Extreme Ultraviolet Imager, EUI) ob prvem periheliju, so pomanjšani sorodniki večjih izbruhov ali sončnih bliščev. Lahko jih opazujemo z Zemlje, vendar so milijon- ali celo milijardokrat manjši, je pojasnil znanstvenik David Berghmans z belgijskega kraljevega observatorija, ki upravlja instrument EUI. Ta lahko naredi visokoresolucijske posnetke sončeve atmosfere.

»Sonce se nam morda na prvi pogled res zdi mirno, a ko ga pogledamo od blizu, so povsod ti mali izbruhi,« je povedal Berghmans. Znanstveniki še ne vedo, ali so taborni ognji le pomanjšane različice bliščev, ali pa jih poganjajo drugačni mehanizmi. Po nekaterih teorijah so ravno ti miniaturni izbruhi na površju odgovor na največjo uganko Sonca, namreč, zakaj je korona – nekaj milijonov kilometrov širok zunanji del sončeve atmosfere z majhno gostoto delcev – za nekaj milijonov stopinj Celzija bolj vroča kot fotosfera, to je površje, kjer je v povprečju okoli 5500 stopinj.
 
»Taborni ognji imajo sami zase zanemarljiv učinek, če pa seštejemo njihov skupni vpliv na celotnem Soncu, bi lahko bili glavni vir segrevanja korone,« je komentiral Frédéric Auchère z inštituta za astrofiziko (IAS) v Franciji.
 
»Zdaj je še prezgodaj, a upamo, da bomo lahko povezali ta opazovanja s podatkih drugih instrumentov, ki zaznavajo sončni veter, ki šviga mimo plovila. Sčasoma bomo morda lahko podali odgovore na nekatera skrivnostna vprašanja,« je dodal Yannis Zouganelis

image
Posnetki Sonca z instrumentom EUI, na katerih se vidijo taborni ognji. FOTO: Solar Orbiter/EUI Team (ESA & NASA); CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL


Taborne ognje so v preteklosti že potrdili, nikoli pa jih niso opazovali v takšni ločljivosti, je za Delo poudarila dr. Sonja Jejčič, ki je doktorirala iz solarne fizike in se poklicno ukvarja s Soncem. Tako so jih poimenovali, ker so zaradi majhnosti in številnosti videti, kot bi nekdo na Soncu prižgal taborne ognje, je še dodala. Kot izjemno prednost Sola je navedla visoko ločljivost instrumenta EUI, saj so sredi junija nastale slike ločljivosti 400 kilometrov.

image
Sonce z oddaljenosti 77 milijonov kilometrov. FOTO: Solar Orbiter/EUI Team (ESA & NASA); CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL


Prihodnje leto se bo orbiter Soncu približal na okoli 42 milijonov kilometrov, takrat bo ločljivost še dvakrat boljša, kot je zdaj, je pojasnila. Instrument po njenih besedah snema Sonce tako v celoti kot manjše dele v treh valovnih območjih ultravijolične svetlobe. Fotografija Sonca v okrastih odtenkih je posnetek pri valovni dolžini 17 nanometrov, kar je ekstremno ultravijolično območje elektromagnetnega spektra. Pri tej valovni dolžini se razkrijejo spodnje plasti korone pri milijon stopinjah. Rožnata fotografija je posneta v ultravijolični vodikovi črti, ki jo imenujemo Lymanova črta alfa in je po besedah Jejčičeve najmočnejša ultravijolična vodikova črta v sončnem spektru (valovna dolžina je 121,6 nanometra). V UV-svetlobi lahko opazujemo sončno korono samo iz vesolja, ker Zemljino ozračje zadrži ultravijolično svetlobo. Oranžna fotografija pa je posneta pri valovni dolžini 30,4 nanometra in prikazuje dogajanje v prehodnem področju, spodnjem delu atmosfere, pri temperaturi okoli 50.000 stopinj.

image
Rožnata fotografija je posneta v ultravijolični vodikovi črti, ki jo imenujemo Lymanova črta alfa in je po besedah dr. Sanje Jejčič najmočnejša ultravijolična vodikova črta v sončnem spektru (valovna dolžina je 121,6 nanometra). V UV-svetlobi lahko opazujemo sončevo korono samo iz vesolja, ker Zemljino ozračje zadrži ultravijolično svetlobo, je pojasnila Jejčičeva. FOTO: Solar orbiter/EUI Team (ESA & NASA); CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL 

 

Magnetno polje

 
Med desetimi znanstvenimi instrumenti je tudi polarimetrična in heliosezmična kamera (PHI), ki meri magnetno polje na površju naše zvezde. Opazuje predvsem aktivna območja, kjer je magnetno polje še posebej močno, tam lahko tudi nastanejo večji blišči. Med temi Sonce s površja izvrže večjo količino nabitih delcev, ki jih sončni veter nato ponese v vesolje. Ko se delci srečajo z Zemljino magnetosfero, ustvarijo magnetne nevihte, ki lahko vplivajo na telekomunikacijsko omrežje.  

image
Sonce, kot ga je posnel instrument PHI (18. junija 2020). Na Soncu ni vidnih peg, ker je v minimumu. 
FOTO: Solar Orbiter/PHI Team/ESA & NASA 

 
Trenutno je Sonce »zaspano«. »Zdaj je v tistem delu 11-letnega cikla, ko je zelo mirno. A ker ga Solo opazuje pod drugačnim kotom, kot ga vidimo z Zemlje, je opazil pred našimi očmi skrito aktivno območje. To je še nekaj, kar se je zgodilo prvič. Še nikoli nismo izmerili magnetnega polja na zadnji strani Sonca,« je povedal Sami Solanki, direktor oddelka za raziskave Sonca pri nemškem inštitutu Maxa Plancka.
 
Instrument PHI meri magnetno polje na površju, strukture v koroni opazujemo z EUI, hkrati pa skušajo ujeti delce, ki pripotujejo mimo orbiterja z njegovimi instrumenti in situ. Solo je namreč opremljen s šestimi instrumenti za daljinsko zaznavanje in štirimi, ki merijo dogajanje neposredno ob instrumentu. Tako lahko ocenijo, od kod je vzniknil sončni veter, in ugotavljajo procese, ki so na Soncu povzročili izbruh.

image
Sonce, kot bi ga videlo naše oko. Posnel ga je PHI. FOTO: Solar Orbiter/PHI Team/ESA & NASA 

 

Nesimetrična korona

 
Esa je objavila tudi zanimivi fotografiji Sonca, ki ju je 15. maja in 21. junija posnel sončni koronograf Metis. »Odlična lastnost Metisa je, da bo hkrati fotografiral korono v vidni in ultravijolični svetlobi,« je povedala Jejčičeva. Pojasnila je, da so majski posnetki nastali na oddaljenosti okoli 0,6 astronomske enote. »Bel krog kaže rob Sonca, črni disk predstavlja zaslon koronografa, ki zakrije svetlo sončevo ploskvico.

image
Korona, vidna skozi Metis. FOTO: Solar Orbiter/Metis Team (ESA & NASA)


Na fotografiji se lepo vidi, da je Sonce trenutno v svojem minimumu, saj korona ni simetrična, ampak ima izrazit ekvatorialni pas. Čez leto ali dve, ko bo Sonce znova bolj dejavno, bo tudi korona bolj simetrična,« je razložila sogovornica in dodala, da na posnetkih lahko vidimo korono od 3,8 do sedem polmerov Sonca stran od središča. Polmer Sonca je nekaj manj kot 700.000 kilometrov.

Kako Slovenija sodeluje pri projektu

 
»Prek ljubljanske pedagoške fakultete in fakultete za matematiko in fiziko skupaj s češkimi in italijanskimi kolegi sestavljamo znanstveno skupino instrumenta Metis. V času povečane magnetne aktivnosti Sonca bomo poleg sončnega vetra opazovali tudi eruptivne protuberance in izbruhe koronalne mase. Proučevati želimo njihove fizikalne lastnosti, kot so temperatura, gostota elektronov, masa, hitrost delcev in smer gibanja. Izbruhi koronalne mase potujejo v medplanetni prostor s hitrostjo nekaj 1000 km/s, in če so usmerjeni proti Zemlji, jo lahko zadenejo in povzročajo silovite motnje. Zato bi radi razumeli mehanizem delovanja, da bi znali napovedati izbruhe in se zaščititi pred njimi,« je še razložila Jejčičeva.

 

Cilji odprave Solo

 
Naše zvezde tako od blizu ni fotografiralo še nobeno plovilo, čeprav se mu je Nasina sonda Parker že bolj približala, vendar Parker prav zaradi bližnjega mimoleta nima kamer, s katerimi bi lahko vanj neposredno pogledal. Evropski orbiter bo sicer podobno kot Parker proučeval korono, zunanji del Sončeve atmosfere, in površje. Nekateri instrumenti bodo merili razmere okoli plovila (tako imenovani  instrumenti in situ), drugi so daljinsko vodeni in imajo teleskope, s katerimi fotografirajo. Z večje oddaljenosti bo orbiter ponudil širši pogled na plazmo in magnetno polje.
 
Glavni znanstveni cilji so proučevanje sončnega vetra (hitrost in kaj ga poganja), magnetnega polja in heliosfere – prostora, na katerega vpliva zvezda z gravitacijo in magnetnim poljem. Pogled na pola, ki se bosta orbiterju prvič pokazala šele leta 2025, še natančneje pa leta 2027, bo, kot upajo, razkril skrivnosti enajstletnega cikla sončnega maksimuma in minimuma, ko se zgodi tudi obrat magnetnega polja.
 
Sonce je zvezda spektralnega tipa G2, kar pomeni, da ima površinsko temperaturo 5500 stopinj Celzija, zaradi česar je rumene barve, in ima življenjsko dobo okrog 9 milijard let; zdaj je približno na polovici svoje življenjske poti. Če Sonce primerjamo z drugimi zvezdami, vidimo, da imajo te maso v razponu od 10 odstotkov mase Sonca pa vse do njenega stokratnika. V tem kontekstu je Sonce zelo povprečna zvezda brez ekstremnih lastnosti.
 
Instrumenti za daljinsko zaznavanje neposredno zrejo v Sonce, ali morda nekoliko poševno, da lahko vidijo površje in korono, instrumenti in situ pa proučujejo sončni veter in druge delce, ki pripotujejo mimo polovila. Daljinsko vodeni instrumenti bodo Sonce slikali v periheliju, to je, ko bo Solo najbližje zvezdi, in ko bo Solo nad poloma, sicer bodo teleskopi oziroma kamere varno skriti za zaslonkami, da jih močno sevanje ne uniči. Instrumenti in situ pa bodo delovali neprestano, je še povedala Jejčičeva.
 

Katere instrumente ima Solo?

 
Ekstremna ultravijolična kamera (EUI) zagotavlja posnetke spodnjega dela atmosfere do začetka korone.
Koronograf Metis zastira svetlobo s površine, da lahko bolje opazujejo korono.
Analizator sončnega vetra (SWA) razbira njegove značilnosti, med drugim gostoto, hitrost in temperaturo.
Kamera za spektralno in koronsko okolje (Spice) preučuje korono, vidno pred sončevo ploskvijo.
Detektor energijskih delcev (EPD) meri sestavo delcev ob sončnih izbruhih.
Magnetometer (MAG) meri magnetno polje sončnega vetra, ki potuje mimo plovila.
Polarimetrična in heliosezmična kamera (PHI) meri magnetno polje na površju Sonca.
Rentgenski spektrometer in teleskop Stix proučuje rentgenske žarke, ki se pojavijo ob sončnih bliščih.
Heliosferična kamera (SoloHI) snema gigantske izbruhe oziroma izbruhe koronalne mase, ki lahko na Zemlji povzročijo težave.
Instrument za radijske valove in plazmo (RPW) meri magnetno in električno polje, da ugotavlja valovanje in interakcijo nabitih delcev v sončnem vetru.

 
image
Posnetek Inouyejevega teleskopa. FOTO: NSO/AURA/NSF
Za bližnje posnetke Sonca je letos že poskrbel solarni teleskop Daniela Kena Inouyeja na Havajih s štiri metre širokim zrcalom ameriške nacionalne znanstvene fundacije (NSF), ki bo omogočil novo ero proučevanja Sonca in njegovega vpliva na naš planet. Na fotografiji je bližnji posnetek turbulentne plazme oziroma fotosfere, ki jo sestavlja od 300 do 400 kilometrov debela plast vročih plinov, kjer je temperatura okoli 5500 stopinj Celzija, so januarja sporočili iz fundacije.