Průběžná zpráva - 2007

Situace v lednu 2008:

     V rámci projektu byly řešeny mnohé otázky sluneční fyziky s pomocí dat získaných přístroji kosmické observatoře SOHO, často doplněných ještě pozorováním jiných slunečních observatoří. Pozorovací kampaně poskytují často jedinečný doplňující se materiál komplexně popisující dění ve sluneční atmosféře. Zúčastnili jsme se např. pozorovacího programu JOP (Joint Observational Program) číslo 178, který proběhl 23. až 29. dubna 2007 pod vedením MEDOC (Multi Experiment Data and Operation Centre) Institut d’Astrophysique Spatiale v Orsay u Paříže ve Francii. Zde S. Gunár ve spolupráci s B. Schmieder (Observatoire de Paris) a N. Labrosse (University of Glasgow) plánoval pozorování protuberancí a filamentů. Pozorování byla prováděna v ultrafialové a rentgenové oblasti spektra přístroji na družicích HINODE (spektrograf EIS, rentgenový dalekohled XRT), SOHO (spektrografy CDS a SUMER) a TRACE. Jako doplňková byla použita též pozorování v čáře H? z přístroje SOT (HINODE) a pozemních přístrojů MSDP na sluneční věži observatoře v Meudon u Paříže a spektrografu HSFA2 s vysokým rozlišením na Astronomickém ústavu AVČR v.v.i. v Ondřejově.
       Měření prováděná spektrografem SUMER 15. až 17. října 1999 byla využita k analýze Lymanových čar vodíku v protuberanci. Porovnáváním pozorovaných a syntetických spekter jsme modelovali dvojrozměrnou strukturu vertikálních vláken protuberance. Přibližná orientace magnetického pole byla stanovena z morfologie této protuberance. Podobně byla analyzována též spektra Lymanových čar vodíku pozorovaná v protuberanci 25. května 2005 v rámci 15. pozorovací kampaně MEDOC. Výsledky tohoto modelování jednoznačně ukázaly, že realistické modelování profilů Lymanových čar vodíku v protuberancích s využitím jednoho vlákna popisujícího protuberanci je nedostatečné, a je tedy nutné používat vícevláknové modely.
     Data z družice SoHO, hlavně z přístrojů EIT a SUMER, spolu s daty ze satelitů YOHKOH a později z HINODE byla použita na studium absorpce a blokovaní koronální EUV emisivity v slunečních protuberancí. Modelovali (non-LTE přístupem) jsme filament pozorovaný spektrografem SUMER (SOHO) v celé Lymanově sérii vodíku (včetně Ly?) a spektrografem HSFA2 (AsÚ AVČR) v čáře H?. Bylo zjištěno, že jádra profilů Lymanových čar jsou formována v přechodové zóně mezi protuberancí a korónou nad ní. V křídlech profilů Ly? a vyšších Lymanových čar je filament průhledný, zatímco profily čáry Ly? jsou opticky tlusté též v blízkých křídlech. Opticky tlusté části křídel profilů Ly? jsou formovány hlouběji ve filamentu. Toto pozorování odůvodňuje použití blízkých křídel profilu Ly? ve spojení s pozorováním ve spektrální čáře H? pro modelování vnitřní chladnější části filamentů.
     Sluneční aktivita prostupuje celou sluneční atmosférou, proto je důležité studovat též dynamické dění ve fotosféře, v níž jsme schopni měřit topologii proudění plazmatu a její změny. Velkorozměrové vlastnosti rychlostních fotosférických polí byly studovány s použitím celodiskových dopplergramů, rutinně pořizovaných přístrojem MDI (SOHO). Pro naše účely jsou vhodná pozorování získaná v rámci „dynamických“ kampaní zaměřených na rychlé snímkování sluneční fotosféry. Fotosférické pohyby jsme vypočetli metodou local correlation tracking (trasování struktur pomocí korelace). Výsledky reprodukují dobře známé rychlostních struktury, jako je diferenciální rotace, torzní oscilace a velkoškálový meridionální tok, směrující převážně k pólům. Kromě těchto ustředněných projevů byly též studovány lokální změny proudění plazmatu v přítomnosti magnetického pole. Prokázali jsme, že rotace se zrychluje v oblastech, kde se vynořuje magnetické pole, přičemž zrychlení rotace je přímo úměrné ploše magnetického pole, které se v dané oblasti vynořilo.
      Sluneční fyzikové se domnívají, že změny ve fotosférických rychlostních polí ovlivňují topologii koronálního magnetického pole, což může být spouštěcím mechanismem projevů aktivity, jakými jsou např. výrony hmoty do koróny (CME). To se podařilo prokázat na případě erupce filamentu, která byla pozorována 7. října 2004. V oblasti pod filamentem došlo k značné změně topologie proudění, což zřejmě přispělo k k destabilizaci filamentu.
     Rychlost meridionálního proudění se používá jako pozorovatelský vstup pro modely slunečního dynama, které jsou založeny na odnosu magnetického pole. Detailní porovnání rychlosti přenosu změřené z magnetických pozorování a z helioseismologie poukázalo na fakt, že v pásech aktivity je střední rychlost proudění stanovená z helioseismologie ovlivněna lokálním prouděním kolem aktivních oblastí.
    V průběhu řešení úkolů spojených s projektem PECS/SOHO byl vytvořen flexibilní kód na kalibraci dat ze spektrografu SUMER (SOHO). Kód je postaven na procedurách zahrnutých v balíku SolarSoft určeném na kalibraci dat ze spektrografu SUMER. Kód byl vytvořen ve spolupráci se skupinou z Max-Planck Institut (Lindau, Německo), která spektrograf a procedury na zpracování jeho pozorování vytvořila.
    P. Heinzel a S. Gunár se zúčastnili prvního zasedání International Space Science Institute v Bernu (Švýcarsko) zaměřeného na pozorování protuberancí z kosmu, jmenovitě z družic SOHO a HINODE. P. Heinzel byl předsedou spektroskopické skupiny. P. Schwarz a P. Heinzel ve spolupráci s G. Tsiropoula a K. Tziotziou z Observatory of Athens (Řecko) studovali jemné chromosférické struktury použitím dat chromosférických a koronálních čar ze spektrografu CDS (SOHO) a čáry H??z pozemních přístrojů DOT a THEMIS. První výsledky této studie byly prezentovány na konferenci Central European Solar Physics Meeting v Rakousku. Na Univerzitě Karlově v Praze byly obhájeny dvě disertační práce, jejichž výsledky se opíraly o data z přístrojů umístěných na SOHO: S. Gunára (Multi-dimensional radiative transfer in quiescent prominences) a M. Švandy (Velocity fields in the solar photosphere).
    P. Heinzel navštívil Center for Astrophysics na Harvardské univerzitě (Cambridge, USA), kde spolu s G. Avrettem studovali formování spektrálních čar ve slunečních protuberancích a filamentech. Zaměřili se zejména na zářivou interakci mezi filamentem a chromosférou ležící pod ním. P. Heinzel ve spolupráci s U. Anzerem (Max-Planck Institut für Astrophysik) zjistil při studiu jemné struktury protuberancí, že prohlubně magnetického pole (tzv. magnetic dips) jsou způsobovány tíhou plazmatu, které se v nich nachází. Magnetické pole v protuberancích tedy ve většině případů nemůže být považováno za bezsilové (force-free).

     Astronomické přístroje na družici SOHO neposkytují data z rentgenové oblasti spektra. Proto jsou společná pozorování spektrografů z družic SOHO a HINODE (na jejíž palubě nachází rentgenový dalekohled) nevyhnutelná při hledání odpovědí na mnohé vědecké otázky. V současné době analyzujeme pozorování sluneční protuberance získané v rámci pozorovací kampaně MEDOC v dubnu 2007 spektrografy CDS (SOHO), přístroji na družici HINODE, TRACE a optickými pozemskými přístroji, za účelem studia mechanismů absorpce a blokování koronální emise v protuberancích. Tento projekt je řešen v rámci široké mezinárodní spolupráce.

Situace v lednu 2007:

Práce v rámci projektu SOHO/PECS byly zaměřeny především na studium slunečních protuberancí, filamentů a na analýzu dat z MDI/SOHO s cílem studovat velkorozměrové pohyby ve sluneční atmosféře. Ve spolupráci s Max-Planck-Institut fuer Astrophysik v Garchingu (Německo) byla analyzována protuberance pozorovaná přístroji SUMER a EIT na SOHO a současně také X-teleskopem na japonské družici Yohkoh. UV, EUV a X-data, spolu s teoretickým modelem, poskytla nové informace o hustotách plazmatu v protuberanci a o geometrické struktuře těchto útvarů. Protuberance pozorované v projekci na sluneční disk se nazývají filamenty. Ty byly studovány rovněž užitím dat z experimentů SOHO/SUMER a SOHO/CDS a pomocí rozsáhlých numerických simulací přenosu záření v plazmatu filamentů. Poprvé se podařilo uspokojivě vysvětlit tvar profilů spektrálních čar Lymanovy série vodíku a odvodit příslušné termodynamické parametry plazmatu (práce ve spolupráci s MPA Garching a Observatoire de Paris-Meudon). Ve spolupráci se Stanford University, Palo Alto (USA) byla analyzována SOHO data a porovnány dvě metody určování rychlostních polí na Slunci, metoda LCT a metoda založaná na lokální helioseismologii. Bylo demonstrováno, že obě tyto metody dávají srovnatelné výsledky. Tato práce bude pokračovat i v roce 2007, stejně jako spektroskopický výzkum protuberancí a filamentů. Některé z těchto výsledků se staly základem pro přípravu nových projektů zaměřených na data ze SOHO, ale i z nové družice HINODE, jejíž pozorovací program je podporován ze strany ESA (napž. Evropské centrum dat v Oslo).