Magnetsko polje oblikuje Sunčevu koronu i upravlja procesima iz kojih nastaju snažne erupcije, ali njegovu je trodimenzionalnu strukturu teško izmjeriti. Znanstvenici su sada iz postojećih opažanja rekonstruirali jakost i smjer tog polja u dijelovima vanjske Sunčeve atmosfere dostupnima instrumentima opservatorija Mauna Loa.
Novost je u povezivanju dviju vrsta podataka: polarizacije svjetlosti iz korone i valova koji se kroz nju šire. Njihova kombinacija omogućuje procjenu magnetskog polja u tri dimenzije, uključujući sastavnicu duž smjera u kojem gledamo prema Suncu. Takvi bi podaci mogli pomoći modelima koji opisuju kako se u Sunčevoj atmosferi energija nakuplja i oslobađa.
Pristup je opisan u radu Alina Paraschiva i suradnika, objavljenom u časopisu The Astrophysical Journal Letters. Tim okuplja istraživače Nacionalnog solarnog opservatorija, američkog Nacionalnog centra za atmosferska istraživanja i instituta Southwest Research Institute.
Što se krije iza sjaja korone
Korona je vrlo razrijeđena vanjska atmosfera Sunca. Njezine petlje, lepeze i izdužene strukture mogu se promatrati desetljećima, no vidjeti plazmu nije isto što i odrediti magnetsko polje koje je oblikuje. Za njegovu potpuniju rekonstrukciju potrebni su i jakost i prostorni smjer.
Ranije su velike karte pružale ponajprije podatke o polju projiciranom na ravninu neba, odnosno o dijelu koji vidimo poprečno na smjer promatranja. O kartiranju koronalnog magnetskog polja instrumentom UCoMP pisali smo 2024. Novi rad taj pristup proširuje dodatnim informacijama iz polarizacije, potrebnima za trodimenzionalnu procjenu.
Istraživači su pritom posegnuli za arhivom. Upotrijebili su mjerenja instrumenta CoMP od 14. listopada 2016. i njegova nadograđenog nasljednika UCoMP od 1. lipnja 2022. Oba instrumenta djeluju u sklopu opservatorija Mauna Loa na Havajima. Rezultat je nova analiza starih podataka, a ne snimka trenutačnog stanja Sunca.
Valovi otkrivaju jakost, svjetlost pomaže odrediti smjer
Praćenjem valova kroz koronu moguće je procijeniti dio magnetskog polja u ravnini neba. Za tu se procjenu povezuju brzina širenja valova i podaci o gustoći plazme. Polarizacija svjetlosti, svojstvo povezano sa smjerom titranja električnog polja svjetlosnog vala, donosi drukčije informacije o orijentaciji polja.
Metoda nazvana IQUD inverzija objedinjuje te podatke i uspoređuje ih s teorijskim izračunima. Iz opažene svjetlosti i valova zatim izvodi moguća rješenja za jakost i tri prostorne sastavnice magnetskog polja. Prema objavi NSF NCAR-a, riječ je o prijelazu s teorijske provjere metode na njezinu demonstraciju na stvarnim opažanjima.
Izraz „globalne karte” ovdje se odnosi na široka područja korone obuhvaćena prikladnim mjerenjima. Karte ne prikazuju magnetsko polje u cijelom volumenu oko Sunca: ondje gdje je signal preslab ili se strukture nepovoljno preklapaju, pouzdana rekonstrukcija nije moguća.
Zašto još ne možemo pratiti erupciju u stvarnom vremenu
U određivanju smjera ostaje i višeznačnost: metoda za pojedino mjesto vraća četiri moguća rješenja. Za prikaz karata autori su odabrali ona koja daju prostorno usklađenije smjerove u susjednim točkama. U radu naglašavaju da taj postupak ne zamjenjuje potpunu fizikalnu provjeru koja bi jednoznačno razriješila smjer polja.
Praćenje valova sadašnjim instrumentima zahtijeva približno sat vremena mjerenja. Metoda je stoga zasad primjenjiva na područja korone koja se tijekom mjerenja ne mijenjaju znatno, a nije alat za praćenje erupcija u stvarnom vremenu. Brze promjene plazme tijekom erupcije otežale bi povezivanje podataka prikupljenih kroz tako dugo razdoblje.
Unatoč tim ograničenjima, mogućnost provjere trodimenzionalnog polja važna je za modele svemirskog vremena. Mnogi danas polje u koroni izračunavaju polazeći od mjerenja na vidljivoj Sunčevoj površini. Dodatna opažanja iz same korone mogla bi ograničiti broj mogućih modelskih rješenja i poboljšati opis procesa koji prethode erupcijama.
Tim je objavio podatke i programske alate kako bi drugi istraživači mogli ponoviti analizu i provjeriti rezultate. Sljedeći je zadatak proširiti provjere na više opažanja i usavršiti određivanje smjera polja. Tek nakon toga pristup bi mogao postati redovit dio obrade podataka u opservatorijima i korisna podloga za buduće prognoze.
