5 Minutės
Revoliuciniai aukštos raiškos vaizdai X klasės saulės žybsnio
Havajų Danielio K. Inouye Saulės teleskopas (DKIST) užfiksavo iki šiol aukščiausios raiškos saulės žybsnio vaizdus, atskleidusius sudėtingas struktūras Saulės atmosferoje, kurios anksčiau nebuvo išspręstos. Prietaisas stebėjo galingo X klasės žybsnio galutinę fazę 2024 m. rugpjūčio 8 d., gaudamas rekordinės raiškos vaizdus plazmos kilpų ir magnetinės struktūros šalia Saulės paviršiaus.
Inouye Saulės teleskopas užfiksavo šį saulės žybsnio vaizdą 2024 m. rugpjūčio 8 d. (Vaizdo autorių teisės: NSF/NSO/AURA, CC-BY)
Tyrėjai nukreipė DKIST įrenginio Visible Broadband Imager į aktyvią sritį, kurioje įvyko žybsnis, ir dokumentavo chaotiškus švytinčios plazmos ryšulius — vadinamas koroninėmis kilpomis — su erdvine raiška, kuri anksčiau nebuvo pasiekiama. Šie aukštos raiškos stebėjimai leidžia iš arčiau pažvelgti į smulkias struktūras, kurios generuoja ir nukreipia energiją žybsnių metu, suteikiant naujus apribojimus saulės aktyvumo ir erdvės orų (kosminių orų) modeliams.
Mokslinis fonas: ką mums pasakoja saulės žybsniai ir koroninės kilpos
Saulės žybsniai yra staigūs magnetinės energijos atpalaidavimai Saulės atmosferoje, sukeliantys intensyvius šviesos pliūpsnius, energingas daleles ir plazmos srautus. Jie atsiranda, kai koronoje esantys magnetinio lauko laukai susisuka ir įsitempia iki momento, kai įvyksta magnetinė rekonekcija — procesas, per kurį saugoma magnetinė energija išsiskiria kaip spinduliuotė ir pagreitintos dalelės. Koroninės kilpos yra lankų formos plazmos struktūros, kurios pažymi magnetinio lauko linijas ir dažnai sudaro riestines arkadas virš aktyvių sričių.
Ankstesni žemės ir kosminiai teleskopai neturėjo erdvinės raiškos atskirti atskirų siūlų šiose arkadose. DKIST didesnis priešaušris ir pažangios vaizdavimo sistemos sumažina atmosferos iškraipymus ir pagilina detales, leidžiančias matuoti kilpų pločius ir smulkias struktūras. Naujoje studijoje, paskelbtoje 2024 m. rugpjūčio 25 d. žurnale The Astrophysical Journal Letters, komanda analizavo DKIST Visible Broadband Imager vaizdus ir pranešė, kad vidutiniai kilpų pločiai yra apie 30 mylių (48 kilometrų), o kai kurios siūlės siaurėja iki maždaug 13 mylių (21 kilometro) — artėjančios prie teleskopo raiškos ribos.
Prietaiso detalės ir pagrindiniai stebėjimo rezultatai
Visible Broadband Imager ir stebėjimo sąlygos
DKIST įrenginio Visible Broadband Imager fiksuoja didelio dažnio ir aukštos raiškos vaizdus matomose bangose, optimizuotus dinaminėms saulės reiškinių, tokių kaip žybsniai, saulės dėmės ir smulkios magnetinės struktūros, studijoms. Rugpjūčio 8 d. žybsnis buvo įrašytas puikios atmosferinės matomumo sąlygomis, leidusiose komandai išskirti ypatybes, artėjančias prie teleskopo difrakcinio ribos.
Išmatuoti kilpų mastai ir magnetinė struktūra
Analizė rodo, kad dauguma koroninių kilpų yra daug siauresnės nei anksčiau manyta, tai reiškia, jog tai, ką ankstesni instrumentai laikė vienomis didelėmis kilpomis, iš tiesų gali būti daug plonesnių siūlų ryšuliai. Jei tie ploni siūlai yra didesnių arkadų esminiai elementai, tai pakeičia tyrėjų požiūrį į energijos kaupimą ir išsiskyrimą koronoje ir detalizuoja erdvines skalės vietas, kur magnetinė rekonekcija gali vykti.
"Užfiksuoti X klasės žybsnį su DKIST tokiose palankiose sąlygose leido mums tyrinėti erdvines skalės, apie kurias tik teorijose kalbėjome," sakė vienas iš bendraautorių iš Kolorado universiteto Boulder. Komanda pabrėžė, kad atskirų kilpų siūlų stebėjimas atveria galimybę detaliau tirti jų formavimąsi, evoliuciją ir rekonekcijos mikrofiziką.
Pasekmės erdvės orams ir saulės fizikai
Aukštos raiškos žybsnių pėdų ir kilpų siūlų stebėjimai gerina mūsų galimybes modeliuoti, kaip žybsniai pagreitina daleles ir kaitina koroną. Tobulesni modeliai gali lemti tikslesnes kosminių orų prognozes, kurios yra svarbios radijo ryšiui, palydovų veiklai ir elektros tinklams, kai žybsniai ir susijusios koroninės masių išmetimo bangos nukreipiamos į Žemę. DKIST matavimai taip pat suteikia kritinius etalonus magnetizuotos plazmos skaitmeninėms simuliacijoms Saulės atmosferoje.
Ekspertų komentaras Dr. Elena Marquez, saulės fizikė (fiktyvi) iš Saulės tyrimų instituto, pastebėjo: "Siūlų išskyrimas dešimčių kilometrų mastu keičia mūsų supratimą apie žybsnių dinamiką. Tokie duomenys leidžia teoretikams ir modeliuotojams tikslinti rekonekcijos greičius ir energijos transportavimo procesus anksčiau buvusius spėliojimais."
Ateities perspektyvos ir susijusios technologijos
Tolimesni DKIST stebėjimai, derinami su kosminiais instrumentais, tokiais kaip NASA Solar Dynamics Observatory ir būsimomis misijomis, leis vykdyti daugabanges ir daugiaskales saulės žybsnių studijas. Pažanga adaptyviosios optikos, vaizdų rekonstrukcijos ir didelės spartos spektroskopijos srityse dar labiau patikslins temperatūros, tankio ir magnetinio lauko matavimus šiose smulkios skalės struktūrose. Kartu šios priemonės skatins pažangą tiek pagrindinėje saulės fizikoje, tiek taikomojoje erdvės orų prognozėje.
Išvados
DKIST rekordinės raiškos vaizdai X klasės saulės žybsnio žymi kertinį tašką saulės astronomijoje: pirmą kartą atskirtos individualios koroninės kilpos ir jų substruktūra kelių dešimčių kilometrų skalėje. Šie stebėjimai aiškiau atskleidžia magnetinę architektūrą ir fizinius procesus, varančius saulės žybsnius, ir suteikia būtinus duomenis prognozavimo modelių tobulinimui erdvės orams. Kol DKIST toliau stebės Saulę precedento neturinčia aiškuma, saulės fizikai tikisi dar daugiau atradimų apie smulkios skalės mechanizmus, maitinančius žvaigždės energingiausius reiškinius.
Šaltinis: livescience
Komentarai