Sciencemag.cz
Doporučujeme
Astrofyzikové dosud předpokládali, že magnetické pole Slunce vzniká hluboko uvnitř hvězdy. Studie MIT však zjistila, že sluneční aktivita (erupce, skvrny…) může být utvářena procesem probíhajícím mnohem blíže povrchu. Vědci z MIT, Edinburské univerzity a dalších institucí tvrdí, že magnetické pole Slunce by mohlo vznikat v důsledku nestabilit v nejvzdálenějších („nejmělčích“) vrstvách hvězdy.
Autoři studie vytvořil podrobný model slunečního povrchu a zjistili, že když simuloval určité perturbace – změny v proudění plazmatu (ionizovaného plynu) v horních 5-10 % Slunce, stačily tyto povrchové změny k vytvoření realistických vzorců magnetického pole s podobnými charakteristikami, jaké astronomové na Slunci skutečně pozorovali. Naproti tomu simulace provedené pro hlubší vrstvy reálně pozorované sluneční aktivitě příliš neodpovídaly. Opatrný návrh tedy zní, že jevy jako koróna, sluneční skvrny a erupce mohou být spíše produktem „mělkého“ magnetického pole.
Pokud magnetické pole Slunce skutečně vzniká v jeho nejvzdálenějších vrstvách, mohlo by to vědcům poskytnout lepší šanci na předpověď erupcí a geomagnetických bouří, které mohou poškodit satelity a telekomunikační systémy. „Víme, že sluneční dynamo funguje jako obří hodiny s mnoha složitými vzájemně se ovlivňujícími částmi,“ říká spoluautor studie Geoffrey Vasil z Edinburské univerzity. „Ale dosud neznáme mnoho dílů této skládačky ani to, jak do sebe zapadají. Naše nová představa o tom, jak se sluneční dynamo spouští, je zásadní pro jeho pochopení a předvídání.“
Slunce si můžeme představit jako do bíla rozžhavenou kouli plazmatu, která na svém povrchu vře. Tato oblast varu a proudění chuchvalců plazmatu se nazývá konvekční zóna. Zahrnuje horní třetinu poloměru Slunce a táhne se asi 200 000 kilometrů pod povrchem. „Jednou ze základních myšlenek, jak spustit dynamo, spočívá v tom, že potřebujete oblast, kde se pohybuje velké množství plazmatu kolem jiného plazmatu. Tento pohyb pak mění kinetickou energii na magnetickou,“ vysvětluje spoluautor studie Keaton Burns z MITu. „Vědci si dosud mysleli, že magnetické pole Slunce vzniká díky pohybům na samém dně konvekční zóny.“
Spíše než simulace složitého proudění plazmatu v celém tělese Slunce zajímalo Burnse a jeho kolegy, zda by k vysvětlení původu dynama mohlo stačit studium stability proudění plazmatu v blízkosti povrchu. K prozkoumání této myšlenky tým nejprve použil údaje z oblasti „helioseismologie“, kdy vědci využívají pozorované vibrace na povrchu Slunce k určení průměrné struktury a proudění plazmatu pod povrchem. Tým vyvinul algoritmy, které začlenil do programu Dedalus (numerický rámec pro simulaci proudění tekutin řady typů). Tímto způsobem objevili nové vzory, které by mohly růst a vyústit v reálně pozorovanou sluneční aktivitu. Našli zejména vzory, které odpovídají umístění a časovému rozmezí slunečních skvrn, které astronomové pozorovali od roku 1612, kdy je objevil Galileo.
Při simulacích tým zjistil, že určité změny v proudění plazmatu pouze v horních 5-10 % povrchových vrstev Slunce stačí k vytvoření magnetických struktur ve stejných oblastech, jako se skutečně objevují sluneční skvrny. Naproti tomu změny v hlubších vrstvách vytvářejí méně realistická magnetická pole soustřeďující se spíše v blízkosti pólů než u rovníku.
Autoři studie dále tvrdí, že podmínky na povrchu Slunce jsou v určitém ohledu analogií nestabilních proudů plazmatu ve zcela jiných systémech: akrečních discích kolem černých děr. Akreční disky jsou masivní disky plynu a hvězdného prachu rotující směrem k černé díře, poháněny „magnetorotační nestabilitou“, která vytváří turbulenci v proudu a způsobuje jeho pád dovnitř. Podobný jev se zřejmě odehrává i ve Slunci: magnetorotační nestabilita ve vnějších vrstvách Slunce může být být prvním krokem při vytváření magnetického pole.
Nyní vědci zkoumají, zda nové modely s magnetickým polem vznikajícím u povrchu mohou generovat jednotlivé sluneční skvrny a celý 11letý sluneční cyklus.
Geoffrey Vasil, The solar dynamo begins near the surface, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07315-1. www.nature.com/articles/s41586-024-07315-1
Zdroj: Massachusetts Institute of Technology / MIT News / Phys.org
