Najnowsze dane dostarczone przez satelitę NASA Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI) pozwalają lepiej zrozumieć proces powstawania rozbłysków na Słońcu. Okazuje się, że przyczyną jest specyficzne zachowanie słonecznego pola magnetycznego.

Rozbłyski, zwane rozbłyskami chromosferycznymi potrafią osiągnąć moc miliarda megaton TNT. Znikanie pól magnetycznych, zwane rekombinacją magnetyczną (magnetic reconnection), jest najszerzej akceptowaną teorią mającą wyjaśniać w jaki sposób dochodzi do rozbłysków, choć nie jedyną. Dane z RHESSI potiwerdzaja jej słuszność.

NASA/Spaceflight

Zdjęcia rozbłysku chromosferycznego wykonane przez RHESSI w paśmie promieniowania rentgenowskiego. Kolory są fałszywe, biały oznacza obszary promieniujące najintensywniej, a niebieski najsłabiej. W każdym rzędzie po lewej widnieje zdjęcie z RHESSI, a po prawej nałożony został przebieg linii sił pola magnetycznego. Z początku na zdjęciu widać formowanie się jęzora plazmy i powstawanie charakterystycznej pętli pola mangetycznego. Następnie warstwa rekombinacji wydłuża się, a wraz z nią jęzor gazu. Wreszcie gaz zostaje oderwany od Słońca i wyrzucony w przestrzeń.

„Już wcześniej mieliśmy informacje, wskazujące na rekombinację magnetyczną jako przyczynę rozbłysków słonecznych, ale zdjęcia z RHESSI to pierwszy naprawdę przekonujący dowód„, mówi Linuhi Sui z Catholic University of America. „Poszukiwanie źródła energii rzobłysków słonecznych było jak polowanie na smoka. Wiedzieliśmy, że coś ryczy nam nad głowami i widzeliśmy coś, co przypominało koniuszek ogona. Dzięki RHESSI udało się zobaczyć całego smoka, przynajmniej teraz wiemy, że istnieje„. Linhui jest jednym z autorów artykułu o rozbłyskach słonecznych, opublikowanego 20 października w Astrophysical Journal Letters.

Rekombinacja magnetyczna może zachodzić w atmosferze Słońca, ponieważ panuje tam temperatura konieczna do powstania plazmy. Ponieważ elektrony są w plaźmie oddzielone od jąder atomowych, występuje w niej nierówny rozkład ładunku elektrycznego. Dlatego linie sił pola magnetycznego i kierunek przepływu plazmy często pokrywają się. Gdy pewien fragment pola magnetyczne Słońca wygina się i zaczyna sięgać poza powierzchnię gwiazdy, tworzy się specyficzna pętla. Następnie końce tej pętli zaczynaja zbliżać się do siebie, zacieśniając ją i wydłużając. W końcu dochodzi do rekombinacji – pole magnetyczne „pęka” i wraca do stanu sprzed powstania pętli, a plazma może zostać wyrwana ze Słońca przez anomalny układ linii sił pola. Przypomina to odłamywanie kawałka krówki ciągutki. Najpierw za odrywaną częścią ciągnie się zwężający się „ogon”, który w końcu pęka.

Obszar, w którym zdeformowane pole łączy się ponownie nazywany jest warstwą rekombinacji. Rekombinacja magnetyczna może chwilowo podnieść temperaturę powierzchni Słońca do dziesiątek milionów stopni Kelwina i spowodować wyrzucenie z gwiazdy plazmy z prędkościami bliskimi prędkości światła. Podgrzana do takiej temperatury plazma będzie świecić promieniowaniem rentgenowskim. Satelita RHESSI dostrzegł wysokoenergetyczne promieniowanie Roentgena podczas rozbłysku 15 maja 2002 roku. Gorąca, świecąca plazma układa się w charakterystyczny kształt jęzora połączonego relatywnie chłodniejszym „ogonem” z gwiazdą. Potwierdza to teorię rekombinacji magnetycznej, przewidującej, że plazma będzie podgrzewana przez rekombinację, a łączące się na nowo pola magnetyczne będą formować wygięty łuk.

Zjawisko to, chociaż zaobserwowane już ponad rok temu, nie było do końca wytłumaczone. Jednak gdy RHESSI dostarczył czterominutowaj sekwencji zdjęć z kulminacyjnego momentu trwającego 20 minut rozbłysku, naukowcy doszli do wniosku, że jedynym wytłumaczeniem jest pękanie i łączenie się pól magnetycznych. Plazma emitująca promienie X wykazywała dwie charakterystyczne dla teorii rekombinacji magnetycznej własności.

Po pierwsze, jęzor gorącej plazmy odrywająca się od Słońca podzieliła się na dwie części. Górna została wyrzucona w przestrzeń kosmiczną z prędkością około miliona kilometrów na godzinę, druga z powrotem została wciągnietą do Słońca. Czegoś takiego należy się spodziewać, jeśli zakłada się istnienie magnetycznej rekombinacji. Ciągnąca się od Słońca aż do końca jęzora plazmy warstwa rekombinacji w pewnym momencie zwęża się do tego stopnia, że zjonizowany gaz tryska z niej w górę i w dół. W ten sposób plazma osiąga bardzo duże prędkości, a jej część zostaje wyrzucona z gwiazdy.

Po drugie, już po podziale jęzora, rejon, który był najbliżej miejsca, w którym teoretycznie zachodziła rekombinacja magnetyczna, był najgorętszy. To także potwierdza słuszność proponowanej teorii. Oczywiście plazma znajdująca się w okolicy zachodzenia procesu rekombinacji magnetycznej będzie otrzymywać najwięcej energii od zanikających pól i będzie najgorętsza.

„Ten rozkład temperatur w gorącym gazie był dla mnie ostatecznym potwierdzeniem teorii rekombinacji magnetycznej„, twierdzi dr Gordon Holman, jeden z naukowców analizujących dane z RHESSI i współautor artykułu o rozbłyskach słonecznych. „Gdyby jakis inny proces był odpowiedzialny za powstawanie erupcji zdjęcia nie wyglądałyby w ten sposób„.