První snímky pořízené sondou Solar Orbiter, společnou misí ESA a NASA, odhalily poblíž slunečního povrchu všudypřítomné miniaturní erupce, jimž vědci podílející se na misi začali říkat „táborové ohně“. Pozorování jevů, které dosud nebylo možné sledovat takto podrobně, podle vědců svědčí o obrovském potenciálu sondy Solar Orbiter.
Sonda Solar Orbiter byla vypuštěna 10. února 2020 a má na palubě šest přístrojů pro dálkový průzkum, které snímkují Slunce a jeho sousedství, a čtveřici přístrojů pro místní měření v okolí sondy. Srovnáním dat z obou sad přístrojů prohloubí vědci poznatky o vzniku slunečního větru – tedy proudu nabitých částic vycházejících ze Slunce, který ovlivňuje celou sluneční soustavu.
Na misi Solar Orbiter je jedinečné to, že žádné jiné vesmírné plavidlo nedokázalo pořídit snímky Slunce z takové blízkosti, což ostatně akcentují i experti zapojení do projektu.
„Je to zatím jen první várka – a už vidíme zajímavé nové jevy,“ komentuje snímky Daniel Müller, vedoucí vědeckého týmu ESA Solar Orbiter. „Nečekali jsme, že tak skvělé výsledky začnou chodit od samotného začátku. Sledujeme také, jak se celá desítka našich vědeckých přístrojů vzájemně doplňuje a poskytuje ucelený obrázek Slunce a jeho okolí.“
Snímky Slunce z rekordní blízkosti odhalují nové jevy
Táborové ohně patrné v první sadě fotografií odhalil přístroj EUI (Extreme Ultraviolet Imager), zachycující extrémní ultrafialové záření, v prvním přísluní sondy, čili v bodě, který je na její oběžné dráze nejblíže ke Slunci. Solar Orbiter byl v tom okamžiku vzdálen od Slunce pouhých 77 milionů kilometrů, což je zhruba polovina vzdálenosti mezi modrou planetou a její hvězdou.
„Tyto táborové ohně jsou malými příbuznými slunečních erupcí, které můžeme pozorovat ze Země. Jsou milionkrát či miliardkrát menší,“ říká David Berghmans z Belgické královské observatoře v Belgii, hlavní výzkumník dílčího projektu EUI, který ve vysokém rozlišení pořizuje snímky nižších vrstev sluneční atmosféry známých jako sluneční koróna. „Na první pohled se Slunce může jevit klidně, ale když si je vezmeme pod drobnohled, vidíme jednu miniaturní erupci vedle druhé.“
Vědci zatím nemají jasno v tom, zda jsou táborové ohně jen zmenšenými verzemi velkých erupcí, nebo zda je pohání jiný fyzikální mechanismus. Už se ale objevily teorie, že by tyto miniaturní erupce mohly přispívat k jednomu z nejzáhadnějších fenoménů na Slunci, totiž k zahřívání koróny.
Odhalování slunečních tajemství
„Každý z těchto táborových ohňů je sám o sobě naprosto nepodstatný, ale když sečteme efekt všech těchto vzplanutí na celém povrchu, mohou být hlavním faktorem, který přispívá k zahřívání sluneční koróny,“ uvádí Frédéric Auchère z francouzského Institutu vesmírné astrofyziky (IAS), jeden z hlavních výzkumníků projektu EUI.
Solární koróna je vnější vrstva sluneční atmosféry, která sahá miliony kilometrů do vesmíru. Její teplota překračuje milion stupňů Celsia, což je o několik řádů více než teplota povrchu Slunce, která činí „pouhých“ 5500 °C. Mechanismus zahřívání koróny není uspokojivě objasněn ani po několika desítkách let vědeckého bádání a jeho popis je považován za svatý grál solární fyziky.
„Na závěry je samozřejmě ještě brzy, ale doufáme, že když tato pozorování spojíme s měřeními z dalších přístrojů, které ‚osahávají‘ sluneční vítr prohánějící se kolem sondy, budeme schopni rozlousknout některé záhady,“ dodává Yannis Zouganelis, zástupce vedoucího projektu Solar Orbiter v ESA.
Pohled na odvrácenou stranu Slunce
Dalším sofistikovaným přístrojem na palubě sondy je polarimetrická a helioseismická kamera (PHI). Ta má za úkol měřit čáry magnetického pole na slunečním povrchu ve vysokém rozlišení. Smyslem těchto měření je sledování aktivních oblastí Slunce, tedy oblastí s obzvlášť silnými magnetickými poli, z nichž se mohou zrodit erupce.
Během erupcí uvolňuje hvězda proudy vysoce energetických částic, jež znásobují intenzitu slunečního větru, který ze Slunce neustále plyne do okolního vesmíru. Když tyto částice proniknou do magnetosféry naší planety, mohou vyvolávat magnetické bouře, jež dokážou narušit funkci pozemských telekomunikačních a rozvodných sítí.
„Slunce je ve své aktuální fázi jedenáctiletého cyklu velice klidné,“ uvádí Sami Solanki, ředitel Institutu Maxe Plancka pro výzkum sluneční soustavy v německém Göttingenu a zároveň hlavní výzkumník projektu PHI. „Jelikož se však Solar Orbiter nachází vůči Slunci v jiném úhlu než Země, podařilo se nám zpozorovat jednu aktivní oblast, kterou ze Země nebylo možné spatřit. To je novinka. Nikdy předtím jsme nebyli schopni měřit magnetické pole na odvrácené straně Slunce.“
Magnetogramy, které ukazují měnící se sílu magnetických polí na povrchu Slunce, bylo následně možné porovnat s měřeními přístrojů, které zkoumají okolí sondy.
„Přístroj PHI měří magnetické pole na povrchu Slunce. Pomocí EUI zase vidíme struktury v solární koróně, ale snažíme se taktéž odvodit čáry magnetického pole, které zasahují do meziplanetárního média, v němž se Solar Orbiter nachází,“ vysvětluje José Carlos del Toro Iniest z Andaluského institutu astrofyziky ve Španělsku.
Jak polapit sluneční vítr
Čtyři přístroje pro místní měření, které jsou instalovány na palubě sondy, odvodí charakteristiky čar magnetického pole i slunečního větru procházejícího sondou.
Christopher Owen z Mullardovy laboratoře pro výzkum vesmíru na University College v Londýně, který je hlavou projektu analyzátoru slunečního větru (SWA), jednoho z přístrojů pro místní měření, vysvětluje: „Pomocí těchto informací můžeme odhadnout, kde na Slunci daný proud slunečního větru vznikl, a následně můžeme použít veškeré instrumentárium mise k popsání fyzických procesů, které probíhají v různých slunečních regionech a vedou ke vzniku slunečního větru.“
„Všichni jsme těmito prvotními snímky nadšeni – a to je teprve začátek,“ dodává Daniel Müller. „Solar Orbiter zahájil velké turné po vnitřní části sluneční soustavy a během méně než dvou let se ke Slunci dostane ještě o mnoho blíže. Přiblíží se k němu až na 42 milionů kilometrů. To je skoro čtvrtina vzdálenosti Země od Slunce.“
„První data již naznačují, jaký potenciál má úspěšná spolupráce kosmických agentur a jak užitečná může být rozmanitá sada snímků při zodpovídání otázek o Slunci,“ konstatuje Holly Gilbertová, ředitelka Odboru heliofyziky v Goddardově kosmickém středisku NASA, která zodpovídá za projekt Solar Orbiter v NASA.
Bez nadnárodní spolupráce by to nešlo
Solar Orbiter je společná mise ESA a NASA. Na přípravě vědeckého instrumentária či kosmické lodi se podílelo dvanáct členských zemí ESA (Belgie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Lucembursko, Německo, Nizozemsko, Norsko, Polsko, Portugalsko, Rakousko, Řecko, Spojené království, Španělsko, Švédsko a Švýcarsko) a NASA. Hlavním dodavatelem sondy byla britská společnost Airbus Defence and Space.
Podíl České republiky na projektu Solar Orbiter je přitom její nejvýraznější účastí na misích ESA od vstupu do agentury v roce 2008. Týmy z Akademie věd ČR a Univerzity Karlovy v Praze se podílely na vývoji čtyř z deseti přístrojů sondy. Na misi spolupracují také Ústav fyziky atmosféry AV a Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy.
