Česká astronomická společnost

Helioseismologie je po půlstoletí rozvoje považována za standardní metodu slunečního výzkumu. Studiem šíření akustických vln se dozvídáme o stavu slunečního nitra, o podpovrchových magnetických polích nebo detaily proudění horkého plazmatu. Ve strukturách spojených se sluneční aktivitou se však šíří nejen akustické vlny, ale také množství vln souvisejících s přítomností magnetického pole, zejména vlny magnetozvukové. Jejich projevy byly v protuberancích – oblacích plazmatu drženými nad slunečním povrchem silným magnetickým polem – pozorovány v nedávné minulosti. Petr Heinzel a Maciej Zapiór z AsÚ společně s kolegy z Baleárské university na Malorce publikovali práci, dláždící cestu k diagnostice vlastností magnetického pole v protuberancích z vlastností magnetoakustických vln.

Tak daleko však prozatím sluneční fyzikové nejsou. Dříve, než budou moci ze změřených vlastností vln usoudit na parametry prostředí v protuberanci, musejí získat zkušenosti, jak se různé typy vln projevují v měřitelných (pozorovatelných) veličinách. Optická pozorování protuberancí obvykle poskytují profily vybraných spektrálních čar, zejména těch vodíkových, v závislosti na čase. Tvary profilů jsou ovlivňovány nejen hledanými vlnami, ale také vlastními pohyby plazmatu v protuberanci, nebo teplotou a hustotou materiálu. Všechny tyto efekty se míchají dohromady a je obtížné mezi nimi v reálných pozorováních odlišit.

P. Heinzel a kolegové tedy postupovali opačně. Zkonstruovali zjednodušený model protuberance, uměle do něj vložili poruchy, jež automaticky povedou k vzniku magnetoakustických vln. V takovém modelu vypočteném na základě řešení rovnic magnetohydrodynamiky pak řešili interakci záření s látkou, odborně tzv. přenos záření. Výsledkem jejich simulací je časový vývoj profilů vybraných spektrálních čar. Na nich je dobře vidět, jaké typy vln mají na výsledný tvar spektrální čáry měřitelný vliv.

Z výsledků vyplývá, že na tvar spektrálních čar vodíku má největší vliv základní mod pomalé magnetoakustické vlny, která se propaguje především ve směru magnetického pole. Naproti tomu vyšší harmonické frekvence pomalé vlny a rychlé magnetoakustické vlny se na proměnnosti profilu spektrální čáry prakticky neprojeví.

Dobrou zprávou tedy je, že některé oscilace v protuberancích mají měřitelný vliv na tvar určitých spektrálních čar. Vzhledem k tomu, že popisné parametry oscilací (např. jejich disperzní relace, tedy závislost vlnové délky dané vlny na její frekvenci) jsou funkcí stavu plazmatu v protuberanci, má tato metodika slibný potenciál pro diagnostiku vlastností protuberančního plazmatu. Špatnou zprávou je, že k tomuto cíli je ještě velmi dlouhá cesta a tudíž je třeba udělat ještě mnoho práce. Je třeba prozkoumat i jiné spektrální čáry, které mohou být na různé vlny jinak citlivé. Slibnými vypadají být např. ultrafialové čáry ionizovaného vápníku nebo horčíku, jež jsou rutinně pozorovány přístroji na palubě nové americké kosmické observatoře IRIS.

Reference: Heinzel, P. a kol., Synthetic hydrogen spectra of prominence oscillations, Astronomy&Astrophysics 562 (2014) A103, arXiv:1401.2131
Kontakt: prof. RNDr. Petr Heinzel, DrSc., pheinzel@asu.cas.cz

Pževzato z webu Astronomického ústavu AV ČR.