Archív aktualít AsÚ SAV - 1. kvartál 2009

Výskum slnečných škvŕn narážal v uplynulých desaťročiach na tri hlavné prekážky: 1) nedostatočné rozlíšenie ich jemnej štruktúry v pozorovaniach, 2) chýbajúce informácie o vrstvách pod škvrnou, 3) nedostatočný výkon počítačov na vykonanie úplných 3D magnetohydrodynamických simulácií škvrny a okolitej granulácie. Nedávno bol zaznamenaný pokrok vo všetkých spomenutých oblastiach.

Snímka vľavo z 3. júla 2003 je ukážkou pozorovania takmer kruhovej slnečnej škvrny s veľkým rozlíšením, ktoré dosahuje Švédsky slnečný ďalekohľad na La Palme pomocou adaptívnej optiky a následnej počítačovej rekonštrukcie obrazu. Lokálna helioseizmológia umožnila nahliadnuť pod slnečnú škvrnu a určiť fyzikálnu štruktúru jej podpovrchových vrstiev. Neustále rastúci výkon počítačov umožnil napokon vykonať úplnú 3D magnetohydrodynamickú simuláciu škvrny a okolitej granulácie. Obrázok vpravo ukazuje výsledok takejto simulácie, ktorá bola vykonaná pomocou programu MURaM. Program numericky rieši komplikovanú sústavu štyroch diferenciálnych vektorových rovníc pozostávajúcu z rovnice kontinuity, rovníc vyjadrujúcich zákony zachovania hybnosti a energie a Faradayovu indukčnú rovnicu, prostredníctvom ktorej do sústavy vstupuje magnetické pole. Výsledná umelá škvrna má priemer približne 20 000 km a na jej okraji sú náznaky vlákien penumbry. V umbre simulovanej škvrn je indukcia magnetického poľa 0,35 T, čo je takmer o štyri rády silnejšie magnetické pole ako má Zem. Vektor magnetickej indukcie v umbre je kolmý vzhľadom na povrch. Naopak, na okrajoch škvrny je takmer horizontálny. To je podmienkou vzniku penumbry a Evershedovho javu pozorovaného ako odtok hmoty v radiálnom smere von zo škvrny pozdĺž penumbrálnych vlákien rýchlosťou 2 až 9 km/s. Obrazne povedané, umelá škvrna umožňuje v laboratóriu študovať prejavy magnetokonvekcie akými sú jasné umbrálne body, penumbrálne vlákna a jasné svetelné mosty pretínajúce umbru.

Slnečné póry sú definované ako škvrny bez penumbry alebo ako nahé škvrny. Každá slnečná škvrna sa vyvinula z póru, no nie z každého póru sa vyvinie škvrna. Priemer póru je nanajvýš niekoľko tisíc kilometrov a ich životnosť je niekoľko hodín, no menej ako deň. Na rozdiel od škvrny je vektor magnetickej indukcie kolmý k povrchu v celom priereze póru.

Snímka vľavo je ukážka pozorovania skupiny niekoľkých pórov, ktoré bolo získané pomocou Dunovho slnečného teleskopu a interferometrického bimodálneho spektrometra IBIS. Obrázok vpravo znázorňuje výsledok numerickej 3D simulácie póru a okolitej granulácie vykonanej pomocou magnetohydrodynamického programu MURaM. Magnetická indukcia póru bola 0,2 T a simulácia ukázala prítomnosť klesajúcich prúdov plazmy po celom vonkajšom okraji póru v dôsledku intenzívnejšieho rádiačného chladenia stien okolitých granúl. Pór zanikol erozívnym pôsobením okolitej granulácia dôsledkom ktorého sa magnetický tok póru rozplynul do okolitých intergranulárnych priestorov.

Od objavu prvej extrasolárnej planéty (exoplanéty) v roku 1995 ich zoznam rýchlo rástol a v súčasnosti počet dobre overených exoplanét už vysoko presahuje číslicu 300. V blízkej budúcnosti je možné očakávať ďalší nárast tohto čísla aj vďaka špecializovaným kozmickým observatóriám COROT a Kepler zameraným na detekciu exoplanét počas ich prechodov pred diskom hviezdy. Záver roka 2008 však priniesol niečo, čo možno s odstupom času a po získaní ďalších podporných pozorovaní vstúpi do dejín astronómie ako vôbec prvé priame pozorovanie planét okolo inej hviezdy ako Slnko.

V novembri 2008 dva tímy oznámili úspešné priame pozorovania exoplanét, z ktorých najmenej jedno má vysokú šancu úspešne obstáť aj v ďalších overovacích testoch a tak vstúpiť do histórie. Prvý tím z University of California v Berkeley sa zameral na jasnú hviezdu 1. magnitúdy Fomalhaut v súhvezdí Južná ryba. Fomalhaut nebol zvolený náhodne. Už dlhšie bolo známe, že ho obklopuje rozsiahly eliptický prachový prstenec, voči stredu ktorého je Fomalhaut výrazne excentricky posunutý. To bolo neklamným signálom, že prstenec môže ukrývať jednu alebo aj viac exoplanét, ktorých gravitačné pôsobenie je zodpovedné za excentricitu a teda vysokú elipticitu prstenca. Tím z Berkely pomocou Hubbleovho kozmického ďalekohľadu HST už dávnejšie objavil v prstenci objekt pomenovaný ako Fomalhaut b so zdanlivou jasnosťou 25. magnitúdy. Jeho dlhoročné pozorovania ukázali, že sa v priestore pohybuje rovnako ako Fomalhaut. Teda majú spoločný vlastný pohyb. To nasvedčuje, že medzi nimi existuje fyzikálna väzba. Naviac snímky z rokov 2004 a 2006 naznačujú orbitálny pohyb objektu okolo Fomalhautu. Objekt je vzdialený od centrálnej hviezdy až 119 astronomických jednotiek, teda približne v štvornásobne väčšej vzdialenosti ako Neptún od Slnka. Perióda obehu objektu okolo Fomalhautu je približne 870 rokov a jeho hmotnosť by nemala prevyšovať trojnásobok hmotnosti Jupiteru. Pozorovania nasvedčujú, že objekt je príliš slabý na to, aby mohol byť hnedým trpaslíkom. To potvrdzujú aj pozorovania z 10-metrového Keckovho teleskopu a 8-metrového teleskopu Gemini North, ktoré nezistili žiadne infračervené žiarenie v mieste Fomalhautu b. Práve tým by sa prezradil hnedý trpaslík. Okrem toho je ťažko predstaviteľná koexistencia hnedého trpaslíka a prachového prstenca, ktorý by svojou gravitáciou prstenec veľmi rýchlo rozptýlil. Fomalhaut b má práve správnu hmotnosť, aby udržal eliptický tvar prstenca a zároveň ho nezničil.

Zverejnenie výsledkov o priamej snímke Fomalhaut b vyvolalo značnú mediálnu odozvu, ukážkou ktorej je aj živé vystúpenie členov objaviteľského tímu uverejnené na YouTube.

Druhý tím z Herzberg Institute of Astrophysics (Kanada) publikoval snímku dokonca systému troch potenciálnych exoplanét obiehajúcich okolo hviezdy 6. magnitúdy HR 8799 vo vzdialenostiach "len" 24, 38 a 68 astronomických jednotiek. Aj v tomto prípade boli pri objave teleskopy Keck II a Gemini. Hoci zmeny polôh všetkých troch objektov merané v rozpätí rokov 2004 až 2008 naznačujú orbitálny pohyb okolo centrálnej hviezdy, istý tieň pochybnosti na ich planetárnu podstatu vrhajú vysoké odhadované hmotnosti, ktoré sú 10, 10 a 7 hmotností Jupiteru. Tie sú príliš veľké pre exoplanéty. Sú to teda málo hmotní hnedí trpaslíci, alebo exoplanéty ? Objavitelia argumentujú, že ak by sa jednalo o hnedých trpaslíkov, systém by bol gravitačne nestabilný. Okrem toho nikto ešte nepozoroval niekoľko hnedých trpaslíkov obiehajúcich okolo jednej hviezdy. Pri objekte Fomalhaut b a aj objektoch pri HR 8799 je zjavným problémom ich veľká vzdialenosť od centrálnych hviezd, v ktorej tradičné modely formovania obrích exoplanét úplne zlyhávajú. Tento link umožňuje vypočuť si rozhovor s členom objaviteľského tímu.

Len osem dní po oznamení objektov Fomalhaut b a pri HR 8799 sa ozvali aj astronómovia z Európskeho južného observatória. Tím využívajúci jeden z 8-metrových teleskopov VLT uverejnil snímku potenciálnej exoplanéty vzdialenej od hviezdy Beta Pictoris len 8 astronomických jednotiek, teda bezpečne vnútri zóny výskytu obrích planét v Slnečnej sústave. Odhadovaná hmotnosť objektu je približne 8 hmotností Jupiteru. Na rozdiel od predchádzajúcich objektov však zatiaľ nebol zistený ani spoločný vlastný pohyb a ani orbitálny pohyb a objavitelia jasne priznávajú, že sú potrebné ďalšie pozorovania, ktoré ukážu, či sa jedná o hviezdu v pozadí (popredí) alebo ide skutočne o exoplanétu. Argumentujú však, že objekt má potrebnú hmotnosť a vzdialenoť, aby vysvetlil prítomnosť sekundárneho skloneného disku obklopujúceho Betu Pictoris. Tento link ponúka článok opisujúci detaily objavu.

Všetky pozorovania boli získané pomocou koronografov blokujúcich jasné svetlo centrálnych hviezd. Uvedené výsledky potvrdzujú poznatok, že planetárne systémy majú veľmi rôznorodé formy a sú veľmi odlišné od našej Slnečnej sústavy.