Po desetiletí si vědci lámali hlavu nad významným paradoxem: proč je vnější atmosféra Slunce, korona, mnohem teplejší – miliony stupňů – než její viditelný povrch, který má asi 9 932 stupňů Fahrenheita (5 500 stupňů Celsia). Nyní pomocí nejvýkonnějšího slunečního dalekohledu na světě badatelé pozorovali kroutící se magnetické vlny – objev, který může pomoci vyřešit tuto dlouhotrvající záhadu.
Objev Alfvénových toroidních vln
Výzkumný tým pomocí dat z dalekohledu Daniel K. Inouye na Havaji přímo pozoroval malé zkroucení magnetického pole Slunce – konkrétně toroidní vlny Alfvén. Tyto vlny, které v roce 1942 předpověděl švédský laureát Nobelovy ceny Hannes Alfvén, jsou magnetickými poruchami, které se šíří sluneční plazmou – přehřátým, elektricky nabitým plynem. Zatímco větší verze těchto vln byly dříve spojovány se slunečními erupcemi, tyto menší, přetrvávající vlnící se vlny zůstaly až dosud nepolapitelné.
“Tento objev znamená konec desetiletého pátrání po těchto vlnách, které začalo ve 40. letech 20. století,” řekl Richard Morton, profesor na Northumbrijské univerzitě ve Velké Británii, který studii vedl.
Proč na těchto vlnách záleží: Záhada solárního ohřevu
Vědci již dlouho předpokládají, že tyto malé vlny jsou schopny nepřetržitě přenášet energii z povrchu Slunce do jeho atmosféry. Tento proces bude živit sluneční vítr a, kriticky, zahřeje korónu na neuvěřitelné teploty. Výsledky poskytují silnou podporu pro teoretické modely, které se snaží vysvětlit, jak magnetická turbulence přenáší a rozptyluje energii v horní atmosféře Slunce. Přímá pozorování umožňují výzkumníkům nyní testovat tyto modely na základě toho, co skutečně pozorují.
Bezprecedentní pozorování Slunce
K dosažení svých závěrů použil Mortonův tým dalekohled Inouye, který vytváří snímky Slunce s nejvyšším rozlišením, jaké kdy byly dosaženy. Čtyřmetrová šířka dalekohledu umožňuje detekovat jemné posuny světla a odhaluje, jak plazma proudí korónou v nebývalých detailech.
Když byl dalekohled v říjnu 2023 online, tým sledoval atomy železa zahřáté na ohromujících 1,6 milionu stupňů Celsia a pozoroval slabé červené a modré posuny na opačných stranách magnetických smyček. Tyto posuny jsou charakteristickým znakem kroucení Alfvénových vln.
Technika: Spektroskopie a latentní pohyb
Zkroucení čar magnetického pole Slunce je jemné, takže je obtížné je přímo detekovat na snímcích. Tým tedy použil techniku zvanou spektroskopie, která měří, jak se horký plyn pohybuje směrem k Zemi nebo od ní. Tento pohyb nenápadně mění barvu světla – červenou, když se vzdaluje, a modrou, když se blíží – a odhaluje tak skrytý vzor kroucení v atmosféře Slunce.
“Pohyb plazmy ve sluneční koroně je primárně řízen oscilačním pohybem,” vysvětlil Morton. “Musel jsem vyvinout způsob, jak odstranit vibrace, abych izoloval a identifikoval zkroucení.”
Výsledky: Neustálý pohyb a přenos energie
Výsledky ukazují, že i v nejtišších oblastech Slunce je koróna vyplněna toroidními Alfvénovými vlnami. Tyto vlny neustále otáčejí magnetické siločáry Slunce a přenášejí energii vzhůru přes sluneční vrstvy. Tento přenos energie z nižší atmosféry do koróny nakonec uvolňuje teplo, což poskytuje nový pohled na záhadu, proč je sluneční koróna mnohem teplejší než její povrch.
Pro Mortona a jeho kolegy tento dlouho očekávaný objev otevírá nové směry výzkumu toho, jak se tyto vlny šíří a nakonec rozptylují energii v koroně.
Objev představuje významný krok vpřed v pochopení složité dynamiky Slunce a jeho atmosféry a slibuje, že vrhne světlo na jednu z nejtrvalejších záhad sluneční fyziky.
