Inovativní sluneční observatoř přidává klíčový dílek do skládačky záhady, kterou je naše Slunce.
To jsou dvě klíčové otázky heliofyziky: proč má naše Slunce korónu? A proč je vlastně teplota koróny vyšší než povrch Slunce?
Tento týden výzkumníci zveřejnili výsledky z předběžných prvních šesti měsíců dat z Interface Region Imaging Spectrograph společnosti NASA, známého jako IRIS. Zjištění byla prezentována na Fall American Geophysical Union Meeting minulé pondělí.
IRIS byl spuštěn 27. červnačtletošního roku na raketě Pegasus-XL nasazené z břicha a Letoun Lockheed L-1011 odlétající z letecké základny Vandenberg. IRIS se může zaměřit na velmi specifickou oblast rozhraní Slunce sevřenou mezi oslnivou sluneční fotosférou a přechodem do koróny. K dosažení tohoto cíle využívá IRIS ultrafialový štěrbinový spektrograf sledující spektra ionizovaného plynu.
IRIS v čisté místnosti. Kosmická loď je dlouhá jen asi 2 metry, což je přibližně výška člověka. ( Kredit : Lockheed Martin).
„Kvalita snímků a spekter, která dostáváme, je úžasná,“ řekl hlavní řešitel IRIS Alan Title nedávná tisková zpráva z Goddard Space Flight Center NASA. Zatímco u jiných misí může cesta od rýsovacího prkna po odpalovací rampu trvat déle než deset let, IRIS byl vyvinut a nasazen na nízkou oběžnou dráhu Země za pouhých 44 měsíců.
IRIS nabízí vědcům nový nástroj pro sondování Slunce a doplňkový nástroj pro platformy, jako je Hinode, Solar Heliospheric Observatory (SOHO) a NASA Solar Dynamics Observatory. Ve skutečnosti má IRIS lepší rozlišení než snímky AIA od SDO nebo Hinode, pokud jde o tuto klíčovou oblast solárního rozhraní. IRIS má 20x větší rozlišení v čase a 25x větší prostorové rozlišení než jakýkoli dřívější nasazený vesmírný UV spektrometr.
'Vidíme bohaté a bezprecedentní snímky násilných událostí, při kterých jsou plyny urychlovány na velmi vysoké rychlosti, zatímco jsou rychle ohřívány na stovky tisíc stupňů,' řekl vědecký vedoucí Lockheed Martin na misi IRIS Bart De Pontieu. Tato pozorování jsou klíčem k podpoře teoretických modelů sluneční dynamiky a také k testování a formulování nových modelů fungování našeho Slunce.
IRIS překlenuje tuto zásadní propast mezi fotosférou a spodní chromosférou Slunce. Zatímco se sluneční povrch točí při relativně klidných 6 000 stupních Celsia, teploty stoupají v rozmezí 2-3 milionů stupňů Celsia, jak postupujete přechodovou oblastí a do koróny.
IRIS může podrobně prozkoumat dva klíčové sluneční jevy, které se týkají solárních výzkumníků. Jedním z nich je vytváření výčnělků, které se projevují jako dlouhé smyčkové víry slunečního materiálu stoupajícího z povrchu Slunce. Protuberance lze vidět ze dvorních dalekohledů na vlnových délkách vodíku alfa. IRIS dokáže zachytit a sledovat jejich rané modelování s bezprecedentním rozlišením. Snímky uvolněné z IRIS ukazují jemnou strukturu cílených výčnělků, jak se vyvíjejí a stoupají z povrchu Slunce. Když se naším směrem spustí výčnělek a doprovodný výron koronální hmoty, může dojít k narušení našeho místního vesmírného prostředí způsobeného masivní sluneční bouří.
Snímky spektra štěrbinových čelistí (dva proužky vlevo) a zobrazení spikulí (vpravo), jak je vidí IRIS. (Kredit: NASA/IRIS).
Druhým jevem, na který se IRIS zaměřuje, je tvorba spikulí, což jsou obří sloupce plynu stoupající z fotosféry. Ačkoli spikuly vypadají jako jemné struktury v pozemských slunečních dalekohledech, mohou být široké několik set kilometrů a dlouhé jako Země. Krátkodobé spikuly vylétají z povrchu Slunce rychlostí až 240 000 kilometrů za hodinu a zdá se, že hrají klíčovou roli v přenosu energie a tepla ze slunečního povrchu nahoru atmosféra . IRIS nám poprvé poskytuje pohled na evoluci spikulí a ukazuje se, že jsou ještě složitější, než teorie dříve naznačovala.
„Vidíme rozpory mezi těmito pozorováními a modely, a to je skvělá zpráva pro pokrok v poznání. Když vidíme něco, čemu nerozumíme, máme šanci se naučit něco nového,“ řekl astrofyzik Mats Carlsson z University of Oslo.
Stejně jako SDO a SOHO, data a obrázky od IRIS jsou pro veřejnost zdarma přístup online . Přestože zorné pole pro IRIS je úzké 2' až 4' obloukové minuty na straně – sluneční disk zabírá asi 30′ při pohledu ze Země – IRIS nám poskytuje rafinovaný pohled na to, „kde se děje“.
Kam se IRIS dívá? Tento snímek poskytuje určitý kontext zorného pole IRIS (zelené a červené rámečky) a černobílých vložek oproti pohledu SDO na celý disk Slunce od AIA. ( Kredit : NASA/SDO/IRIS).
A to vše přichází v zajímavou dobu, když naše nejbližší hvězda překročí rozprašovací sluneční maximum pro cyklus #24.
Ekvivalent 50 milionů hodin CPU bylo využito při konstrukci a modelování toho, co IRIS vidí. Rekonstrukce byla mezinárodním úsilím zahrnujícím Partnerství pro pokročilé výpočty v Evropě, norskou spolupráci v oblasti superpočítačů a Ames Research Center NASA.
IRIS také čelila další výzvě přečkat 2,5týdenní období nečinnosti kvůli odstavení vlády USA letos na podzim. Potenciální dopady v důsledku sekvestrace zůstávají problémem, ačkoli malé průzkumné mise, jako je IRIS, ukazují, jak můžeme udělat více s méně.
„Udělali jsme obrovský krok vpřed v charakterizaci vlastností přenosu tepla v této oblasti mezi viditelným povrchem a korónou, což je klíčem k pochopení toho, jak existuje vnější atmosféra Slunce, a je klíčem k pochopení vnější atmosféry, kterou Země leží uvnitř,“ řekl Alan Title s odkazem na řídkou heliosféru Slunce rozprostírající se přes sluneční soustavu.
Pochopení vnitřního fungování našeho Slunce je životně důležité: žádné jiné astronomické těleso nemá tak velký vliv na život zde na Zemi.
IRIS je plánována na dvouletou misi, i když stejně jako u většiny vesmírných platforem budou výzkumníci pracovat na tom, aby z kosmické lodi dostali každý kousek užitečnosti, který mohou. A již nyní vrací nějakou prvotřídní vědu za relativně nízké výrobní náklady. To všechno jsou znalosti, které nám jako civilizaci pomohou žít a pochopit naši často bouřlivou hvězdu.