5 Minuten
Svarbus proveržis: aukštos raiškos X klasės saulės žybsnio vaizdai
Havajuje esantis Danielio K. Inouye Saulės teleskopas (DKIST) užfiksavo iki šiol aukščiausios raiškos saulės žybsnio vaizdus, atskleisdamas sudėtingas Saulės atmosferos struktūras, kurios anksčiau nebuvo skiriamos. Instrumentas stebėjo galingo X klasės žybsnio galutines fazes 2024 m. rugpjūčio 8 d., sukurdamas rekordinius plazmos kilpų ir magnetinės struktūros vaizdus prie Saulės paviršiaus.
Inouye Saulės teleskopas užfiksavo šį saulės žybsnio vaizdą 2024 m. rugpjūčio 8 d. (Vaizdo šaltinis: NSF/NSO/AURA, CC-BY)
Tyrėjai nukreipė DKIST matomųjų pločio juostos imagerį (Visible Broadband Imager) į aktyvią sritį, kurioje vyko žybsnis, ir užfiksavo chaotiškus švytinčios plazmos gumulus — vadinamas koroninėmis kilpomis — su erdviniu aiškumu, kuris anksčiau nebuvo pasiektas. Šie stebėjimai suteikia arčiau pažvelgti į mažo masto bruožus, kurie generuoja ir nukreipia energiją, išlaisvinamą žybsnių metu, ir siūlo naujus apribojimus Saulės aktyvumo bei erdvės oro sąlygų modeliams.
Mokslinis pagrindas: ką mums sako saulės žybsniai ir koroninės kilpos
Saulės žybsniai yra staigūs magnetinės energijos išsiskyrimai Saulės atmosferoje, sukeliantys intensyvius šviesos pliūpsnius, energetines daleles ir plazmos srautus. Jie susidaro, kai koronoje esantys magnetinės jėgos linijos susisuka ir įtempiamos iki atsinaujinimo — proceso, vadinamo magnetine rekonekcija — metu jos persijungia, išlaisvindamos saugomą magnetinę energiją kaip spinduliuotę ir pagreitintas daleles. Koroninės kilpos yra lankų formos plazmos struktūros, kurios išryškina magnetines jėgos linijas ir dažnai sudaro bundelius virš aktyvių sričių.
Ankstesni žemės ir kosmoso teleskopai neturėjo erdvės raiškos, leidžiančios atskirti atskiras stygas šiuose bundeliuose. DKIST didesnis prizmės diametras ir pažangios vaizdavimo sistemos sumažina atmosferos sklaidą ir suteikia aštresnę detalę, leidžiančią matuoti kilpų pločius ir smulkias struktūras. Naujoje studijoje, publikuotoje 2024 m. rugpjūčio 25 d. žurnale The Astrophysical Journal Letters, komanda analizavo DKIST matomųjų pločio juostos imagerio vaizdus ir pranešė, kad vidutiniai kilpų plotiai yra maždaug 30 mylių (48 kilometrų), o kai kurios stygos siaurėja iki maždaug 13 mylių (21 kilometro) — dydžiai, itin artimi teleskopo skiriamosios gebos ribai.
Instrumento duomenys ir pagrindiniai stebėjimo rezultatai
Visible Broadband Imager ir stebėjimo sąlygos
DKIST matomųjų pločio juostos imageris fiksuoja didelės kadencijos, aukštos raiškos nuotraukas matomose bangose, optimizuotas dinamiškiems Saulės reiškiniams, tokiems kaip žybsniai, saulės dėmės ir smulkios magnetinės struktūros, tirti. Rugpjūčio 8 d. žybsnis buvo užfiksuotas esant puikioms matomumo sąlygoms, leidusioms komandai išskirti detales, artimas teleskopo difrakcijos ribai.
Išmatuoti kilpų masteliai ir magnetinė struktūra
Analizė rodo, kad dauguma koroninių kilpų yra gerokai siauresnės nei anksčiau galėjo būti atskirtos, kas leidžia spėti, kad tai, ką ankstesni instrumentai laikė viena didele kilpa, iš tikrųjų gali būti daug plonesnių stygų bundlas. Jeigu tos plonos stygos yra didesnių arkadų pagrindiniai statybiniai elementai, tai keičia mokslininkų modeliavimą apie energijos kaupimą ir išlaisvinimą koronoje bei tikslina erdvinius mastelius, kuriuose gali vykti magnetinė rekonekcija.
„Užfiksuoti X klasės žybsnį su DKIST tokiomis palankiomis sąlygomis leido mums ištirti erdvės mastelius, apie kuriuos iki šiol tik teorijome,“ sakė vienas bendraautorių iš Kolorado universiteto Boulder mieste. Komanda pabrėžė, kad atskirų kilpų stygų stebėjimas atveria galimybę išsamiai tirti jų formavimąsi, evoliuciją ir rekonekcijos mikrofyziką.
Pasekmės erdvės oro sąlygoms ir Saulės fizikai
Aukštos raiškos stebėjimai žybsnių pėdų taškų ir kilpų stygų gerina mūsų gebėjimą modeliuoti, kaip žybsniai pagreitina daleles ir kaitina koroną. Tobulesni modeliai gali suteikti tikslesnes erdvės oro sąlygų prognozes, kurios gali sutrikdyti radijo ryšį, palydovų veiklą ir elektros tinklus, kai žybsniai ir su jais susijusios koronos masės išstūmimai yra nukreipti į Žemę. Šie DKIST matavimai taip pat suteikia svarbius etalonus skaitmeninėms magnetizuotos plazmos simuliacijoms Saulės atmosferoje.
Ekspertų įžvalga: dr. Elena Marquez, Saulės fizikė (fiktyvi) Saulės Tyrimų institute, komentavo: „Atpažinus stygas dešimčių kilometrų masteliu keičiasi mūsų supratimas apie žybsnių dinamiką. Tokie duomenys leidžia teorikams ir modeliuotojams reguliuoti rekonekcijos greičius ir energijos perdavimo procesus anksčiau tik spėliotus būdus.“
Ateities perspektyvos ir susijusios technologijos
Tęsiami DKIST stebėjimai, kartu su kosminiais instrumentais, tokiais kaip NASA Saulės Dinamikos Observatorija (Solar Dynamics Observatory) ir būsimomis misijomis, leis atlikti daugbanges ir daugmasto tyrimus žybsnių srityje. Pažanga adaptyviose optikose, vaizdų rekonstrukcijoje ir greitos spektroskopijos srityse dar labiau patobulins temperatūros, tankio ir magnetinio lauko matavimus šiose smulkios struktūrose. Kartu šios priemonės skatins pažangą tiek pagrindinėje Saulės fizikoje, tiek taikomojoje erdvės oro sąlygų prognozėje.
Išvados
DKIST rekordinius vaizdus pateikęs X klasės saulės žybsnis žymi svarbų Saulės astronomijos etapą: pirmą kartą atskirtos atskiros koroninės kilpos ir jų substruktūra keliasdešimties kilometrų masteliais. Šie stebėjimai suteikia aiškesnį vaizdą apie magnetinę architektūrą ir fizinius procesus, varančius saulės žybsnius, bei pateikia būtinus duomenis geresniems erdvės oro sąlygų prognozių modeliams. Kai DKIST toliau stebės Saulę su neprilygstamu aiškumu, Saulės fizikų bendruomenė tikisi papildomų atradimų apie mažo masto mechanizmus, maitinančius žvaigždės energingiausius reiškinius.
Quelle: livescience
Kommentare