Záhada coronia

/ 12.11.2021 /

Název přednášky „Záhada coronia“ by v dnešní koronavirové době mohl evokovat myšlenku, že se snad jedná o přednášku o původu koronaviru SARS-CoV-2, který sužuje celou naši společnost. Leč podobnost je zde čistě náhodná. Název koronavirus totiž souvisí pouze s podobností vzhledu koronaviru a sluneční koróny.  Slovo „korona“ znamená koruna, tak jak je sluneční povrch korunován/zakončen protuberancemi, tak je povrch kulového viru korunován/zakončen chomáčky bílkovin. A zde podobnost opravdu končí. Sluneční koróna je zcela viruprostá.

Historicky byla sluneční koróna vidět vždy jen v krátkých okamžicích úplných slunečních zatmění a proto byl její výzkum tak pomalý a obtížný. Samotný název koróna byl zaveden v roce 1806. Dalším mezníkem byla 60. léta 19. století, kdy se pomocí tehdy nové metody daguerrotypie během zatmění zjistilo, že „červená oblaka“, která dnes nazýváme protuberance, patří ke Slunci. Navíc se v okamžiku, kdy se Slunce jevilo jen jako uzoučký srpeček, podařilo difrakční mřížkou pořídit tzv. blesková spektra. Již dříve pozoroval Fraunhofer podivné tmavé spektrální absorpční čáry v zářivé sluneční fotosféře. V roce 1868 vysvětlil Norman Lockyer tyto tmavé čáry jako nový prvek - helium, i když v laboratoři se plynné helium podařilo po prvé izolovat až v roce 1895. V roce 1868 se však v bleskovém spektru koróny ukázaly další čáry, tentokrát světlé. A to byl začátek našeho příběhu – „coronia“, podivuhodného prvku, který ve skutečnosti nikdy neexistoval, ale jehož záhada přetrvává prakticky dodnes. První pokus o identifikaci provedl Charles Young již v roce 1869. Zjistil, že se jedná o čáru železa (dle Kirhofovy škály Fe Line No. 1474). Jenže proč je vidět ze železa jen jediná čára? Právě tehdy vzniká název nového záhadného prvku – „coronium“, prostě zoufalý pokus, když se to pojmenuje, už se toho fyzikové tolik nebojí… Prakticky nikdo však ani v té době nevěřil, že onen „prvek“, zářící jako zelený kroužek na vlnové délce 530,3 nm, skutečně existuje. Když zkoumáme bleskové spektrum podrobně, můžeme si všimnout i dalších „prvků“, například na vlnové délce 637,4 nm. V následujícím období došlo k několika dalším klíčovým objevům ve fyzice (Thomson - objev elektronu (1897), Bohr – popis atomu (1913), Rutherford - objev protonu (1917) a následně předpověď neutronu), což vedlo k vysvětlení toho, proč vlastně sluneční koróna svítí. Bílá koróna prakticky nesvítí sama, ale prostřednictvím volných elektronů odráží světlo sluneční fotosféry. A protože elektrony jsou nabité částice, dokáže sluneční koróna zobrazit tvar magnetického pole Slunce.

Sluneční korónu lze podle spektra rozdělit na tři složky: K-korónu (svítící spojitým spektrem), F-korónu (vnější vrstvu tvořenou odrážejícím prachem s patrnými spektrálními čárami) a E-korónu (kde se projevují slabé emisní čáry „neznámého prvku“). V roce 1937 bylo již známo 18 spektrálních čar E-koróny.

Zásadní objev přichází roku 1939. Teoreticky se daří vysvětlit zelený kroužek jako 13x ionizované železo (Fe XIV) a červený kroužek jako 9x ionizované železo (Fe X). Jenže současně přišla starost. Aby se železo mohlo takto ionizovat, musí mít tyto atomy naprosto šílenou energii odpovídající teplotě asi milión °C (Fe X), resp. dva milióny °C (Fe XIV)!!! A tak se vlastně jedna záhada „coronia“ vysvětlila snad ještě větší záhadou „ohřevu koróny“, která se řeší až do současnosti. Ani dnes není přesně znám mechanismus, který dokáže sluneční korónu takto ohřát. Ovšem, nesmíme si představovat, že kdybychom byli v koróně fyzicky přítomni, cítili bychom takové strašlivé horko. Plasma je zde natolik zředěno, že ionty jsou prakticky bezkolizní a nesou v sobě informaci o stavu, při kterém vznikly. Hovoříme o tzv. „zamrzlé teplotě“ a spíše bychom tedy měli říct, že astronomové nyní řeší problém, jak udělit atomům takovéto obrovské energie (240 eV, resp. 360 eV).

Od doby, kdy byla vysvětlena záhada coronia ionty železa, byly učiněny další úžasné objevy týkající se Slunce. Iontové ohony komet prozradily, že magnetické pole Slunce sahá do opravdu velikých vzdáleností, byl objeven proud nabitých částic plynoucích od Slunce tzv. sluneční vítr. Dnes je Slunce nepřetržitě sledováno flotilou kosmických sond a to nejen ve viditelném světle, ale ve všech možných oborech elektromagnetického záření. Přestože korónu si dnes lze zobrazovat 24 hodin denně ve viditelné, ultrafialové i rentgenové části spektra, „zlatá éra“ pozorování ze zemského povrchu při úplných zatmění Slunce přeci jen ještě neskončila. Tak dokonalý koronograf, jako skýtá temný disk Měsíce zakrývající sluneční kotouč, lidstvo ještě nevytvořilo a veškerá družicová pozorování trpí určitými nedostatky. Pomocí úzkopásmových filtrů a metody odečítání obrazů s přesně definovanými vlnovými délkami lze během úplných zatmění získat informace o „zakázaných“ spektrálních čarách ve sluneční koróně, jaké žádný satelit nedokáže. Navíc můžeme pozorovat korónu velice blízko samotného Slunce a to s velmi vysokým rozlišením.

Sluneční koróna je takové svítící nic, které nám však může prozradit mnohé o chování naší nejbližší hvězdy, na které jsme životně závislí. Aparatura na moderní sledování „coronia“ vznikla pod vedením prof. Druckmüllera na VUT v Brně, přičemž každá z asi desítky kamer stojí zhruba jako automobil. Touto aparaturou se dá dnes nejlépe měřit teplota v koróně a lze dokonce vytvořit teplotní mapu koróny. Věda nezná hranic a tak teoretické zpracování naměřených dat provádí na Havajské univerzitě tým prof. Shadie Habbal. Spolupráce těchto dvou institucí vede k velice zajímavým výsledkům, které jsou díky profesoru Druckmüllerovi navíc krásné i esteticky a kdo ví, třeba se díky tomu časem dočkáme i řešení jedné z velkých záhad sluneční fyziky – záhady ohřevu sluneční koróny, alias „coronia“.

O přednášku byl veliký zájem, o čemž svědčí rezervace míst v přednáškovém sále.

I když přednáška řešila poměrně obtížné téma, prof. Druckmüller ji vyložil velice srozumitelným a přístupným způsobem. Kromě vědce světového formátu je rovněž skvělý učitel.

Jsme velice rádi, že prof. Druckmüller je příznivcem naší hvězdárny a už nyní se můžeme těšit na jeho další vystoupení, předběžně plánované v roce 2022. Děkujeme!