Rádiové emise: Co to je a jak se projevují v kosmu

Vědci objevili dosud nevídaný sluneční jev: rádiové emise vycházející ze skvrn na povrchu Slunce. O objevu, který může změnit pohled na některé astronomické poznatky, informuje web StudyFinds.

Polární záře na Slunci?

Vědci tvrdí, že nová rádiová emise má společné charakteristiky s rádiovou emisí polárních září, která je běžně pozorována v planetárních magnetosférách, jako jsou magnetosféry kolem Země, Jupiteru a Saturnu, a také u některých hvězd s nízkou hmotností.

„Zaznamenali jsme zvláštní typ dlouhotrvajících polarizovaných rádiových záblesků vycházejících ze sluneční skvrny, které přetrvávají více než týden,“ říká hlavní autor studie Sijie Yu v tiskové zprávě. „To je zcela odlišné od obvyklých přechodných slunečních rádiových záblesků, které většinou trvají několik minut nebo hodin. Je to vzrušující objev, který má potenciál změnit naše chápání hvězdných magnetických procesů.“

Sluneční skvrny jsou relativně tmavé a chladné oblasti na povrchu Slunce, které jsou již dlouho předmětem vědeckého zájmu. V této studii vědci z Centra pro sluneční a pozemský výzkum při NJIT podrobně popsali rádiové pozorování zvláštního projevu podobného polární záři, který se vyskytuje ve výšce 40 000 kilometrů nad sluneční skvrnou.

Pro pochopení významu tohoto objevu je nezbytné chápat paralely s pozemskými polárními zářemi, jako je polární záře (Aurora Borealis) a jižní záře (Aurora Australis). Tato úchvatná světelná představení vznikají, když sluneční aktivita naruší zemskou magnetosféru, což vede ke srážení nabitých částic do polárních oblastí naší planety.

Čtěte také: Likvidace nebezpečných odpadů

Tyto částice pak v horních vrstvách atmosféry interagují s atomy kyslíku a dusíku a vytvářejí intenzivní rádiové záření na frekvencích kolem několika set kHz. V případě Slunce se zdá, že podobné procesy probíhají i nad slunečními skvrnami.

Na Slunci je to trochu jinak

Unikátním aspektem tohoto objevu je, že se rádiové emise ze slunečních skvrn liší od dosud známých slunečních rádiových šumových bouří, a to jak z hlediska spektrálních charakteristik, tak z hlediska doby trvání.

Vědci se domnívají, že tyto emise souvisejí s něčím, co se nazývá „emise elektron-cyklotronových maserů (ECM)“ a zahrnuje energeticky aktivní elektrony zachycené v oblastech silného magnetického pole. Sluneční skvrny, které jsou chladnějšími a intenzivně magnetickými oblastmi na Slunci, představují ideální prostředí pro emitování ECM - dají se tak přirovnat k magnetickým polárním čepičkám na planetách a hvězdách.

„Naše časově a prostorově rozlišená analýza naznačuje, že jsou způsobeny emisí elektron-cyklotronového maseru (ECM), zahrnující energeticky aktivní elektrony zachycené v konvergujících geometriích magnetických polí,“ vysvětluje Yu. „Chladnější a intenzivně magnetické oblasti slunečních skvrn poskytují příznivé prostředí pro vznik ECM emise, což vede k paralelám s magnetickými polárními čepičkami planet a jiných hvězd a potenciálně poskytuje lokální sluneční analogii pro výskyt těchto jevů.“

Zajímavé je, že na rozdíl od pozemských polárních září, které vyzařují rádiové vlny o nižších frekvencích, se sluneční polární záře vyskytují na mnohem vyšších frekvencích - od stovek tisíc až po zhruba 1 milion kHz - což je způsobeno tím, že magnetické pole Slunce je tisíckrát silnější než magnetické pole Země.

Čtěte také: Příčiny klimatických změn

Studie rovněž zpochybňuje tradiční názor, že tyto rádiové záblesky souvisejí se slunečními erupcemi, protože sporadická erupční aktivita v blízkých aktivních oblastech zřejmě vhání energeticky aktivní elektrony do smyček magnetického pole ukotvených ve sluneční skvrně, čímž pohání rádiové záření nad touto oblastí. Jak se sluneční skvrna pohybuje po slunečním disku, vytváří rotující paprsek rádiového světla, což vede k „efektu kosmického majáku“.

Možný zdroj rádiových záblesků

Objev těchto slunečních rádiových emisí, které jsou však slabší než pozemské polární záře, se podobá hvězdným polárním emisím pozorovaným v minulosti. To naznačuje, že hvězdné skvrny na chladnějších hvězdách, podobné slunečním skvrnám na našem Slunci, mohou být zdrojem některých rádiových záblesků pozorovaných v různých hvězdných prostředích.

Důsledky tohoto poznatku jsou dalekosáhlé, protože propojuje chování našeho Slunce s magnetickou aktivitou jiných hvězd. Tato souvislost by mohla astrofyziky přimět k přehodnocení jejich současných modelů hvězdné magnetické aktivity, což by mohlo vést k lepšímu pochopení jevů, ke kterým dochází u hvězd mimo naši sluneční soustavu.

Výzkumný tým, který zahrnoval vědce z institucí, jako je University of Glasgow a National Radio Astronomy Observatory, využil pokročilá pozorování rádiové obrazové spektroskopie z Very Large Array Karla Guthe Janskeho. Zařízení, které má vyřešit tajemství částic známých jako neutrina, narazilo na možná ještě podivnější fenomén. Rádiové vlny, které zdánlivě putují skrze Zemi i led.

Signály zaznamenal experiment ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna), který sleduje rádiové signály pomocí citlivých přístrojů na balonech až třicet kilometrů nad Antarktidou.

Čtěte také: Vývoj Greenpeace v Česku

Detektor nad Antarktidou rádiové impulzy zachytil, jako by vycházely přímo z ledu, a to pod neobvyklým úhlem třiceti stupňů. Přicházely z míst, kde není žádný možný zdroj, takže musely přijít z větší vzdálenosti. Působilo to tak, jako by putovaly skrze celou Zemi a překonaly tak tisíce kilometrů skrze horniny - což ale není možné; podle toho, co se ví o částicové a vlnové fyzice, by zkrátka tímto materiálem neprošly. Vědci teď řeší, jak je to možné a co se vlastně děje.

ANITA má primárně hledat signály neutrin, která dopadají na Zemi z kosmu: umí odhalit rádiové emise, které tyto prchavé částice vydávají při interakci s ledem. Detektor umístěný v balonu létá nad ledovými plochami a hledá kaskády částic vyvolané nárazem neutrin do povrchového ledu. Tyto spršky částic vytvářejí rádiové signály, které může ANITA detekovat.

Neutrina jsou elementární částice, které existují všude a pohybují se rychlostí blízkou rychlosti světla. Fyzici o nich vědí již desítky let, ale stále jim chybí hlubší znalosti o tom, jak fungují. Neutrino je totiž v podstatě nepolapitelné. Má nulový elektrický náboj, nepůsobí na něj silná ani elektromagnetická interakce, ale jen slabá interakce a drobně také gravitace. Neutrina proto prakticky vůbec nereagují na okolní prostředí a je velmi obtížné je objevit.

Neobvykle ostrý úhel neznámých signálů vylučuje, že by mohlo jít o reakce neutrin narážejících na led. Ani všechny další analýzy a modely nedokázaly najít kvalitní odpověď, která by přinesla vysvětlení.

Vědci mají zatím jen hypotézy, podle nichž by za zvláštní jev asi mohlo nějaké neznámé chování rádiových vln na rozhraní ledu. Neházejí ale flintu do žita, věří, že by jim mohly pomoci citlivější přístroje, jež by mohli dostat do rukou už v blízké budoucnosti.

Tým vědců financovaný NASA objevil dlouhotrvající rádiové signály vycházející ze Slunce, které jsou podobné signálům spojeným s polárními zářemi - severní a jižní aurorou - na Zemi. „Tato radiová emise slunečních skvrn představuje první detekci svého druhu,“ řekl Sijie Yu z New Jersey Institute of Technology, Newark, který je hlavním autorem článku. O objevu informoval v lednu 2024 v časopisu Nature Astronomy.

Vědci objevili rádiové záblesky nad sluneční skvrnou, které připomínají rádiové emise polárních září na Zemi. Růžovofialové pruhy na publikovaném obrázku představují rádiové emise, přičemž vysokofrekvenční rádiové signály jsou růžové, blíže ke sluneční skvrně, a nižší frekvence jsou fialové. Tenké čáry představují magnetické siločáry nad sluneční skvrnou. Objev by nám mohl pomoci lépe porozumět naší vlastní hvězdě, a také chování vzdálených hvězd, které produkují podobné rádiové emise.

Slunce často vysílá krátké rádiové záblesky, které trvají minuty nebo hodiny. Analýza Yuova týmu naznačuje, že rádiové záblesky nad sluneční skvrnou jsou pravděpodobně vytvářeny srovnatelným způsobem - když jsou energetické elektrony zachyceny a urychlovány konvergujícími magnetickými poli nad sluneční skvrnou.

Na rozdíl od pozemských polárních září se však rádiové záblesky ze slunečních skvrn vyskytují na mnohem vyšších frekvencích - stovky tisíc kilohertzů až zhruba 1 milion kilohertzů. Podobné rádiové emise byly dříve pozorovány také u některých typů hvězd s nízkou hmotností.

„Rostoucí sluneční flotila družic NASA je vhodná k tomu, aby pokračovala ve zkoumání zdrojových oblastí těchto rádiových vzplanutí,“ řekl Natchimuthuk Gopalswamy, heliofyzik a výzkumník solárního rádiového záření z Goddard Space Flight Center, NASA.

Mezitím Yuův tým plánuje znovu prozkoumat další sluneční rádiové záblesky, aby zjistil, zda se některý z nich nezdá být podobný rádiovým zábleskům podobným polární záři, které našli.

Rádiové vlny z Jupiteru

Io prochází prstencem ionizovaného plynu v magnetickém poli Jupiteru, což vede k tomu, že mezi měsícem Io a Jupiterem teče enormní elektrický proud. A ten je zdrojem energie pro plazmové vlny, které vedou ke vzniku radiové emise. Něco podobného ale větším měřítku nyní vědci poprvé objevili v dalekém vesmíru.

Burke a Franklin objevili radiové vlny Jupiteru. Io, který je tak nejvulkaničtějším tělesem sluneční soustavy, vytváří torus kolem Jupiteru a magnetosféry. Uvolněný výkon je 2 biliony wattů. Plazmový torus kolem Jupiteru tvoří elektrony, rotujícími v magnetickém poli Jupiteru, indukovaným oběžným pohybem Ia podél silokřivek magnetického pole Jupiteru, které procházejí Měsícem Io, až k magnetického pólu Jupiteru podél magnetických silokřivek.

Rozsah přijímaných frekvencí na zemském povrchu je 15÷38 MHz. Tato oblast se někdy nazývá pásmo dekametrových vln. Lze je zachytit krátkovlnnými přijímači, připojenými ke vhodné anténě.

Rádiové vlny a vznik hvězd

Tým astronomů proměřil rádiové záření různých vlnových délek u vybraných galaxií. Badatelé porovnali rádiové emise u 52 spirálních galaxií. Hvězdy ve vesmíru vznikají uvnitř hustých oblaků kosmického plynu a prachu. Pro pochopení procesů tvorby hvězd je přitom zásadní prozkoumat rychlost, s jakou se hvězdy na daném místě tvoří.

Astronomové za tím účelem pozorují vesmír na různých vlnových délkách elektromagnetického záření, přičemž každý typ záření má pro tento účel jisté výhody a rovněž nevýhody.

Když pozorujeme tvoření hvězd v oblastech viditelného záření nebo UV záření, tak část tohoto záření pohlcuje mezihvězdný materiál. Proto vědci používají kombinovaná pozorování, která zahrnují dvě a více různých vlnových délek, včetně infračerveného záření. V takovém případě ale dochází k tomu, že se do pozorování pletou i jiné emise záření, které přímo nesouvisejí s tvorbou hvězd. A to vyvolává zmatek.

Mezinárodní tým vědců, který vedla astronomka Fatemeh Tabatabaei z Instituto de Astrofísica de Canarias na Kanárských ostrovech, se teď proto poprvé pokusil odvodit rychlost tvoření nových hvězd v galaxiích z pozorování emisí rádiového záření galaxií na střední vlnových délkách rádiového záření mezi 1 a 10 GHz.

Astronomové si ke svým pozorováním vybrali soubor 52 spirálních galaxií s rozmanitými vlastnostmi. Pak na tyto galaxie „naladili“ stometrový talíř vysoce citlivého radioteleskopu v německém Effelsbergu, který je pro podobná pozorování v rádiové oblasti ideální.

Použití rádiových vln podle badatelů přináší hned několik výhod. Za prvé, mezihvězdný prach na zvolených vlnových délkách rádiových vln toto záření neovlivňuje. Další výhoda spočívá v tom, že takové rádiové vlny vyzařují nové hvězdy během několik fází svého vzniku, stejně jako pozůstatky supernov.

A výhodou je rozhodně i to, že pozorování v rádiové oblasti už není nutné pro určení rychlosti tvorby hvězd kombinovat s dalšími pozorováními. Astronomové se netají tím, že tento postup určení rychlosti tvorby hvězd hodlají použít u mnohem většího počtu galaxií.

Venuše a rádiové emise

Během třetího letu kolem Venuše zaznamenala Parkerova solární sonda přirozené rádiové emise z atmosféry Venuše. Pro astronomy je to velmi důležitá informace, která potvrzuje, že horní atmosféra Venuše prochází velkými změnami. Ty souvisejí se slunečním cyklem, který ovlivňuje také podmínky pro život na Zemi.

Řada vlastností Venuše, včetně chemického složení nebo pohybu kolem Slunce, připomíná Zemi. Jenže Země překypuje životem a Venuše je nehostinné těleso, jehož vlastnosti nejvíc připomínají biblické peklo.

Možným důvodem tohoto zásadního rozdílu je, že Země má ochranné magnetické pole, a Venuše ne. Podle této teorie by Venuše bez magnetického pole měla mít atmosféru, která během období intenzivnější sluneční aktivity uniká do vesmíru. Jenže tato teorie měla drobný problém: údaje z pozemských dalekohledů ukazovaly pravý opak. Tenčí vrstvy atmosféry ukazovala právě v době, kdy byla aktivita Slunce nejslabší.

Data, která přišla, byla na první pohled zmatená a nedávala moc smysl. Při hlubší analýze se ale ukázalo, že připomínají signály zaznamenané sondou Galileo, která zkoumala Jupiterovy měsíce a proletěla přitom jejich ionosférou. Z toho vyplývá, že i Parkerova sonda ionosférou Venuše proletěla - a získala tak její první přímé měření po téměř 30 letech. Družice přitom zaznamenala přirozené nízkofrekvenční rádiové emise, které jsou spojovány s planetární ionosférou.

Výsledky říkají, že mezi oběma měřeními jsou značné rozdíly - v současné době je atmosféra významně méně hustá než dříve. Je samozřejmě možné, že to je přirozené pro různé části atmosféry (sondy neměřily stejnou část Venuše), ale vědci pracují s teorií, že se atmosféra Venuše mění v čase, přičemž se řídí jedenáctiletým cyklem sluneční aktivity. A současně tato data potvrzují to, co dříve naměřily pozemské přístroje. Jenže to znamená, že astronomové stojí před další záhadou - jak je to možné a proč se to děje?

Jisté je, že Venuši opravdu její atmosféra uniká, ale nikoliv v době vrcholící aktivity, ale naopak v době, kdy je sluneční aktivita slabá. „Říká nám to, že nemáme dostatečně dobré znalosti toho, jak funguje planeta nejbližší Zemi,“ uvedli autoři práce.

tags: #radiové #emise #co #to #je

Oblíbené příspěvky:

• Trendy odpadkový koš 48L
• Znečištění odpadních vod
• Sdružení ochránců přírody
• Environmentální podpora v ČR
• Projektant a ekologické stavby v Lounech