Letjelica Solar Orbiter, pod vodstvom Europske svemirske agencije (ESA), zabilježila je da veliku sunčevu baklju može pokrenuti niz u početku slabih poremećaja koji se brzo pretvaraju u sve snažnije događaje rekonekcije, uz prizor “neba” kišnih plazmenih kapljica koje nastavljaju padati i nakon što se baklja smiri. Nalaz predvodi Pradeep Chitta iz Instituta Max Planck za istraživanje Sunčeva sustava u Göttingenu u Njemačkoj, a opisan je u radu objavljenom u časopisu Astronomy & Astrophysics. Rezultat dovodi u pitanje postojeća tumačenja oslobađanja energije i važan je za praćenje pojava koje mogu završiti geomagnetskim olujama i prekidima radijske komunikacije na Zemlji.
Sunčeve baklje snažne su eksplozije na Suncu koje nastaju kada se energija pohranjena u zapetljanim magnetskim poljima naglo oslobodi procesom opisanim kao “rekonekcija”. U roku od nekoliko minuta magnetske linije suprotnog smjera pucaju i ponovno se spajaju, a novo spojene linije mogu brzo zagrijati i ubrzati plazmu na milijune stupnjeva te potaknuti izbacivanje visokoenergetskih čestica od mjesta rekonekcije. Najmoćnije baklje mogu pokrenuti lanac reakcija koji dovodi do geomagnetskih oluja na Zemlji, uz moguća zamračenja i prekide radijskih veza.
Unatoč tome, detalji mehanizma koji u kratkom vremenu oslobađa toliku količinu energije dugo su ostali nedovoljno razjašnjeni. Nova opažanja Solar Orbitera donijela su dosad najcjelovitiji prikaz jedne baklje, zahvaljujući sinkroniziranim mjerenjima četiriju instrumenata koji su obuhvatili različite slojeve i temperaturne režime u Sunčevoj atmosferi. Ključno je i to što su znanstvenici mogli pratiti razvoj događaja koji je baklji prethodio tijekom približno 40 minuta.
Visokorezolucijske snimke instrumenta Extreme Ultraviolet Imager (EUI) prikazale su strukture široke tek nekoliko stotina kilometara u koroni te bilježile promjene u razmacima od dvije sekunde. Tri druga instrumenta, SPICE, STIX i PHI, pratila su procese kroz raspon dubina i temperatura, od korone do vidljive Sunčeve površine, fotosfere. “Imali smo veliku sreću što smo uhvatili događaje koji su prethodili ovoj velikoj baklji u tako finim detaljima”, rekao je Chitta, naglasivši da takva, brza i detaljna opažanja nisu uvijek moguća zbog ograničenih prozora promatranja i činjenice da ovakvi skupovi podataka zauzimaju mnogo memorije na računalu letjelice.
Lanac rekonekcija u koroni
EUI je regiju počeo pratiti u 23:06 po univerzalnom vremenu (UT), oko 40 minuta prije vršne aktivnosti, kada je već bio prisutan tamni, lučno oblikovan “filament” isprepletenih magnetskih polja i plazme. Filament je bio povezan s križnom strukturom magnetskih linija koje su postupno postajale svjetlije. Uvećanje je pokazalo da se u svakom kadru, odnosno svake dvije sekunde ili rjeđe, pojavljuju nove niti magnetskog polja, svaka magnetski zatočena, koje se potom uvijaju poput užadi.
Zatim je područje postalo nestabilno: uvijene niti počele su se prekidati i ponovno spajati, što je pokrenulo kaskadu daljnjih destabilizacija. Time su nastajali sve snažniji događaji rekonekcije i izljevi energije, vidljivi kao iznenadna i rastuća svjetlina na snimkama. Jedno posebno pojačanje sjaja počelo je u 23:29 UT, nakon čega se tamni filament odvojio s jedne strane, lansirao u svemir i istodobno se velikom brzinom nasilno odmotavao.
Iskre rekonekcije u visokoj rezoluciji vidjele su se duž čitavog filamenta dok je glavna baklja eruptirala oko 23:47 UT. “Ove minute prije baklje iznimno su važne i Solar Orbiter nam je otvorio prozor izravno u podnožje baklje gdje je ovaj lavinski proces započeo”, rekao je Chitta. Dodao je da je tim iznenadilo koliko je velika baklja vođena nizom manjih događaja rekonekcije koji se brzo šire u prostoru i vremenu.
Znanstvenici su ranije predlagali jednostavan lavinski model kako bi objasnili kolektivno ponašanje stotina tisuća baklji na Suncu i drugim zvijezdama, ali nije bilo jasno može li se jedna velika baklja opisati kao lavina. Ovaj rezultat pokazuje upravo to: baklja nije nužno jedna koherentna erupcija, nego može biti kaskada međudjelujućih događaja rekonekcije.
Čestice do 50% brzine svjetlosti
Prvi put, zahvaljujući istodobnim mjerenjima instrumenata SPICE i STIX, tim je mogao u iznimno visokoj rezoluciji istražiti kako se brzi niz događaja rekonekcije “taloži” energiju u najvanjskijem dijelu Sunčeve atmosfere. Posebno je važna emisija visokoenergetskih rendgenskih zraka, jer pokazuje gdje su ubrzane čestice odložile svoju energiju. Budući da ubrzane čestice mogu pobjeći u međuzvjezdani prostor i predstavljati radijacijski rizik za satelite, astronaute pa i tehnologije na Zemlji, razumijevanje tog procesa ključno je za prognozu.
Za baklju 30. rujna 2024. emisija od ultraljubičastog do rendgenskog područja već je polagano rasla kada su SPICE i STIX započeli promatranje regije. Tijekom same baklje rendgenska emisija porasla je toliko dramatično, kako su se događaji rekonekcije pojačavali, da su čestice ubrzane na 40–50% brzine svjetlosti, što odgovara približno 431–540 milijuna km/h. Opažanja su dodatno pokazala da se energija tijekom tih događaja prenosila s magnetskog polja na okolnu plazmu.
“Vidjeli smo vrpčaste strukture kako se iznimno brzo spuštaju kroz Sunčevu atmosferu, čak i prije glavne epizode baklje”, rekao je Chitta. “Ti tokovi ‘kišnih plazmenih kapljica’ potpisi su odlaganja energije, koji postaju sve jači kako baklja napreduje. Čak i nakon smirivanja baklje, “kiša” se još neko vrijeme nastavlja. Prvi put to vidimo na ovoj razini prostorne i vremenske razlučivosti u Sunčevoj koroni.”
Nakon glavne faze baklje, izvorni križni oblik magnetskih linija na snimkama EUI-ja vidio se kako se opušta, dok su STIX i SPICE zabilježili početak hlađenja plazme i pad emisije čestica prema “normalnim” razinama. U isto vrijeme PHI je zabilježio trag događaja na vidljivoj Sunčevoj površini, čime je dovršena trodimenzionalna slika baklje. “Nismo očekivali da bi lavinski proces mogao dovesti do tako visokoenergetskih čestica”, rekao je Chitta, uz zaključak da će za dublje razdvajanje procesa trebati rendgenske snimke još veće rezolucije iz budućih misija.
“Ovo je jedan od najuzbudljivijih rezultata Solar Orbitera dosad”, rekla je Miho Janvier, suznanstvenica projekta Solar Orbiter u ESA-i. Dodala je da opažanja otkrivaju središnji mehanizam baklje i naglašavaju ključnu ulogu lavinskog oslobađanja magnetske energije, uz “zanimljivu perspektivu” pitanja događa li se taj mehanizam u svim bakljama i na drugim zvijezdama koje bljeskaju.
“Ta uzbudljiva opažanja, snimljena u nevjerojatnim detaljima gotovo trenutak po trenutak, omogućila su nam vidjeti kako je slijed malih događaja prerastao u goleme izboje energije”, rekao je David Pontin sa Sveučilišta u Newcastleu u Australiji, suautor rada. Dodao je da je usporedbom opažanja EUI-ja s opažanjima magnetskog polja bilo moguće razdvojiti lanac događaja koji je doveo do baklje te da opaženo “izaziva postojeće teorije” oslobađanja energije, a uz daljnja opažanja omogućit će njihovo preciziranje i bolje razumijevanje
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
