Najnowsze badania naukowców z Uniwersytetu Stanforda mogą być przełomowe w prognozowaniu kosmicznej pogody. Dzięki nowej metodzie będziemy w stanie wykryć plamy na Słońcu zanim staną się one widoczne dla człowieka.

Widoczne dla człowieka jako ciemne skazy na powierzchni dysku słonecznego, plamy są miejscem genezy wybuchów na Słońcu oraz koronalnych wyrzutów masy (ang. CME – coronal mass ejection), które czasem dolatują do naszej planety, skutkując w efektach od powodowania zorzy polarnej, przez zakłócanie komunikacji radiowej, aż po awarie sieci energetycznej. Dlatego właśnie tak ważne jest ich jak najwcześniejsze wykrycie.

Astronomowie badają plamy na Słońcu od ponad 400 lat i jak na razie udało się im opracować podstawową definicję: plamy są wyspami magnetycznymi wielkości planet, unoszącymi się w plazmie Słońca. Szczegóły są wciąż przedmiotem dyskusji, ale badacze zgadzają się co do tego, że plamy powstają głęboko w Słońcu w wyniku działania dynama magnetohydrodynamicznego tej gwiazdy. Stamtąd są wynoszone na powierzchnię przez wyporność magnetyczną. Można to porównać do wynurzającej się z morza łodzi podwodnej.

W sierpniowym wydaniu „Science” Stathis Ilonidis (doktorant na Uniwersytecie Stanforda) i jego współpracownicy ogłosili, że są w stanie dostrzec kilka plam, pomimo że wciąż są zanurzone pod powierzchnią Słońca. Ich metoda analizy nazywana została „heliosejsmologią czasowo-odległościową” (ang. time-distance helioseismology) i jest podobna do metody szeroko używanej podczas badań nad trzęsieniami ziemi. Analogicznie do fal sejsmicznych biegnących przez Ziemię i ujawniających co dzieje się we wnętrzu planety, fale akustyczne poruszające się we wnętrzu Słońca pozwalają nam dowiedzieć się o procesach zachodzących we wnętrzu gwiazdy. Na szczęście dla heliosejsmologów, fale dźwiękowe występują na Słońcu w obfitości. To przygotowuje grunt pod wczesne wykrywanie plam na Słońcu.

Naukowcy wyjaśniają, że możemy zauważyć wibracje powodowane przez fale akustyczne na powierzchni gwiazdy. Instrumenty na pokładzie dwóch sond (SOHO oraz SDO) nieprzerwanie monitorują Słońce pod kątem aktywności akustycznej.

Helioseismic and Magnetic Imager for SDO

W kolumnie po lewej widzimy zaburzenia akustyczne wykryte na głębokości 60 tysięcy kilometrów. Fotosferę pokazuje kolumna środkowa, a z prawej strony widzimy zachowanie się pola magnetycznego. Zdjęcia na dole zostały wykonane dwa dni później niż górne.

Plamy znajdujące się pod powierzchnią Słońca mają wykrywalny wpływ na wewnętrzną akustykę gwiazdy – dokładnie rzecz ujmując, fale dźwiękowe szybciej poruszają się przez plamę, niż przez otaczającą ją plazmę. Duża plama może przyspieszyć falę o 12-16 sekund. Przez dokładny pomiar tych różnic, naukowcy mogą znaleźć ukrytą plamę.

Najnowsza technika jest najbardziej czuła na plamy znajdujące się około 60000 km pod powierzchnią Słońca. Zespół nie jest pewien dlaczego właśnie tyle wynosi „magiczna odległość”, ale pozwala ona na wykrywanie plam z około dwudniowym wyprzedzeniem. Nowa metoda ma również ograniczenia – możemy przewidzieć pojawienie się dużej plamy, ale nie jesteśmy w stanie powiedzieć, czy wyprodukuje ona wybuch skierowany w stronę Ziemi.

Dzięki nowej technice, astronomowie po raz pierwszy są w stanie wskazać pusty kawałek powierzchni Słońca i powiedzieć, że plama za niedługo tam się pojawi. Jak do tej pory zespołowi udało się wykryć 5 wynurzających się plam – cztery przy użyciu SOHO, a jedną dzięki SOD. Z tych pięciu, dwie stały się miejscem genezy wybuchów klasy X – najpotężniejszych pośród eksplozji słonecznych.

Heliosejsmologia wymaga wielu kalkulacji, więc do czasu ulepszenia algorytmów poszukiwania plam stałe monitorowanie całego Słońca jest jeszcze niemożliwe.