Vesoljsko plovilo Solar Orbiter je po navedbah Evropske vesoljske agencije (ESA) prvič v izjemni podrobnosti pokazalo, da se veliki sončni izbruhi ne začnejo z enim samim silovitim dogodkom, temveč z nizom drobnih, sprva šibkih magnetnih motenj, ki se hitro stopnjujejo in sprožijo kaskado energijskih izpustov.
Novo razumevanje temelji na visoko ločljivih posnetkih izbruha, ki jih je Solar Orbiter zajel med približevanjem Soncu 30. septembra 2024. Pri ESA so poudarili, da gre za enega najpodrobnejših doslej posnetih primerov velikega sončnega izbruha, rezultati pa bodo objavljeni v znanstveni reviji Astronomy & Astrophysics.
Sončni izbruhi nastanejo, ko se energija, shranjena v zapletenih magnetnih poljih v sončni atmosferi, nenadoma sprosti v procesu, znanem kot magnetna ponovna povezava. Pri tem se magnetne silnice nasprotnih smeri prekinejo in znova povežejo, kar lahko v zelo kratkem času segreje plazmo na milijone stopinj in pospeši visokoenergijske delce. Najmočnejši izbruhi lahko po navedbah ESA sprožijo verigo pojavov, ki vodijo do geomagnetnih neviht na Zemlji in motenj radijskih komunikacij, zato je razumevanje teh procesov pomembno tudi za napovedovanje vesoljskega vremena.
Štirje instrumenti hkrati razkrili razvoj dogodkov pred izbruhom
Do zdaj je bilo nejasno, kako se lahko tako velika količina energije sprosti v tako kratkem času. Novi podatki Solar Orbiterja po navedbah ESA ponujajo bolj celovito razlago, saj so opazovanja hkrati zagotovili štirje instrumenti misije, ki so spremljali dogajanje v različnih plasteh Sončeve atmosfere.
Visokoločljivostni posnetki iz instrumenta EUI (Extreme Ultraviolet Imager) so razkrili podrobnosti v koroni, zunanji atmosferi Sonca, v merilu nekaj sto kilometrov, pri čemer so bile spremembe zajete na vsaki 2 sekundi. Drugi instrumenti – SPICE, STIX in PHI – so hkrati spremljali razmere v različnih temperaturnih in globinskih plasteh, vse do vidne površine Sonca oziroma fotosfere. Skupaj so znanstvenikom omogočili, da so skoraj 40 minut spremljali zaporedje dogodkov, ki so vodili v izbruh.
„Resnično smo imeli veliko srečo, da smo bili priča predhodnim dogodkom tega velikega izbruha v tako čudovitih podrobnostih,“ je po navedbah ESA dejal glavni avtor študije Pradeep Chitta z Inštituta Maxa Plancka za raziskave sončnega sistema v Göttingenu. Ob tem je opozoril, da „tako podrobna opazovanja izbruha z visoko kadenco niso vedno mogoča zaradi omejenih opazovalnih oken in velike količine podatkov, ki jih lahko shrani računalnik vesoljskega plovila“.
„Magnetni plaz“ kot sprožilec velikega izbruha
Ko je EUI približno 40 minut pred vrhuncem izbruha začel natančno opazovati območje, so raziskovalci že zaznali temno, lokasto strukturo zvitih magnetnih polj in plazme, povezano s postopno svetlečimi magnetnimi linijami. Pri podrobnejšem pregledu so na posnetkih videli, da se nove magnetne niti pojavljajo v vsakem slikovnem okvirju, torej v razmaku nekaj sekund, pri čemer so bile te strukture magnetno zaprte in zvite kot vrvi.
Po navedbah ESA je nato območje postalo nestabilno. Zavite magnetne niti so se začele lomiti in ponovno povezovati, kar je sprožilo verigo nadaljnjih destabilizacij. Posledica so bili vse močnejši dogodki magnetne ponovne povezave in izbruhi energije, ki so se na posnetkih kazali kot hitro naraščajoča svetlost.
Ena izrazitejših sprememb se je začela približno 20 minut pred vrhuncem izbruha, ko se je ena izmed temnih struktur odklopila, se silovito zavrtela in hkrati izstrelila v vesolje. Ob tem so bile vzdolž strukture vidne številne svetle točke ponovne povezave magnetnih polj, tik preden je sledil glavni izbruh.
„Te minute pred izbruhom so izjemno pomembne in Solar Orbiter nam je omogočil vpogled v sam dno izbruha, kjer se je ta plaz začel,“ je po navedbah ESA še dejal Chitta. Dodal je, da so bili raziskovalci „presenečeni, kako velik izbruh poganja vrsta manjših dogodkov ponovne povezave, ki se hitro širijo v prostoru in času“.
Znanstveniki so že prej predlagali modele, po katerih bi lahko sončni izbruhi delovali podobno kot plazovi, pri katerih majhna začetna motnja sproži verižno reakcijo. Do zdaj pa ni bilo jasno, ali takšen mehanizem velja tudi za posamezne, zelo velike izbruhe. Novi rezultati po navedbah ESA kažejo, da tudi največji izbruhi niso nujno en sam enoten dogodek, temveč zaporedje medsebojno povezanih procesov, ki se hitro stopnjujejo v obsežen energijski izbruh.
