Astronomiczny Obiekt Miesiąca: Marzec 2023

< poprzedni Archiwum następny >

Okresowe oscylacje prędkości koronalnych wyrzutów masy: sejsmologia kosmiczna

Koronalne wyrzuty masy (KWM) to bardzo energetyczne wyrzuty namagnesowanej plazmy ze Słońca. Są intensywnie badane ze względu na ich wpływ na Ziemię (na pogodę kosmiczną). Pierwszy KWM został odkryty w 1971 roku za pomocą Orbitującego Obserwatorium Słonecznego (OSO-7). Najdłuższa seria obserwacji KWM została uzyskana dzięki koronografom LASCO umieszczonym na satelicie SOHO 9: pomiary trwają od 1996 roku aż po dziś.

Obecnie wiemy, że pole magnetyczne unoszone przez KWM oraz ich prędkość mają największy wpływ na intensywność burz geomagnetycznych generowanych w ziemskiej magnetosferze. Niestety, rutynowe wyznaczanie wartości pól magnetycznych niesionych przez KWM nie jest możliwe ze względu na wysoką temperaturę korony słonecznej. Aby określić pole magnetyczne w koronie słonecznej, musimy zastosować metody pośrednie. Wydaje się, że jedna z takich metod może opierać się na oscylacjach prędkości KWM. KWM charakteryzują się zorganizowaną strukturą magnetyczną typu flux-rope (skręcone pole magnetyczne). Dlatego rekoneksja pola magnetycznego generująca wyrzut może też wytwarzać oscylacje tej struktury, przejawiające się oscylacjami prędkości KWM. Takie oscylacje są od dawna obserwowane w przypadku protuberancji, które w wielu przypadkach są prekursorami KWM. Oscylacje te mają okresy w przedziale od kilku minut do godzin.

W naszych badaniach wzięliśmy pod uwagę wszystkie KWM zawarte w katalogu SOHO/LASCO z lat 1996–2019. Okazało się, że 22% wszystkich rozpatrywanych KWM wykazuje wahania prędkości podczas ich ekspansji w ośrodku międzyplanetarnym. Oznacza to, że oscylacje prędkości są częstym zjawiskiem związanym z propagacją KWM.

Dzięki przeprowadzonym badaniom otrzymaliśmy nowe ważne i wyniki. Wykazaliśmy, że średnie wartości podstawowych parametrów oscylacji (amplituda i okres) są istotnie skorelowane z cyklami aktywności słonecznej. W maksimach aktywności Słońca okresy pulsacji wynoszą średnio ≈240 minut, a w minimach nawet ≈300 minut. Oznacza to, że okresy oscylacji zależą od właściwości fizycznych wyrzutów. Zakłada się, że strukturę flux-rope wewnątrz CME można przybliżyć jako rozciągniętą elastyczną strunę o niejednorodnej gęstości. Korzystając z tego przybliżenia, oszacowaliśmy, że średnio wewnętrzne pole magnetyczne CME waha się od 18 do 25 mG między minimum a maksimum aktywności słonecznej.




Otrzymane wyniki pokazują, że szczegółowa analiza oscylacji prędkości może być bardzo skutecznym narzędziem do badania nie tylko właściwości fizycznych samych wyrzutów, ale także stanu ośrodka międzyplanetarnego, w którym się propagują.

Oryginalna publikacja: G. Michałek et al., Periodic Oscillations in LASCO Coronal Mass Ejection Speeds: Space Seismology, AJL 927 (2022).

Opisane wyniki są częścią badań prowadzonych w Zakładzie Astrofizyki Wysokich Energii Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie.


Kontakt:

Grzegorz Michałek Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Jagiellońskiego G.Michalek [@] uj.edu.pl