Sluneční oddělení
Sluneční oddělení studuje naši nejbližší hvězdu, Slunce, a zaměřuje se jak na aktivní, tak i klidné procesy ve sluneční atmosféře. Aktivní procesy ovlivňují celý meziplanetární prostor, včetně naší Země a jejího okolí (tzv. kosmické počasí). V Ondřejově se pozoruje Slunce v optickém a rádiovém oboru elektromagnetického záření a tato pozorování jsou doplněna v rámci mezinárodní spolupráce daty z družic, které poskytují informace o slunečním záření v ultrafialové, rentgenové a gama-oblasti spektra. Zabýváme se nejen analýzou a interpretací pozorování, ale také teoretickým výzkumem a numerickým modelováním studovaných procesů. Všechny tyto činnosti jsou založeny na úzké spolupráci s řadou zemí po celém světě. Tato spolupráce zahrnuje výměnu různých dat a jejich teoretickou interpretaci, jakož i naši účast na některých pozemních a kosmických projektech (např. Solar Orbiter nebo Juice).
Sluneční oddělení se podílí na realizaci dvou infrastruktur, které jsou na národní cestovní mapě velkých výzkumných infrastruktur ČR. Těmito infrastrukturami jsou Evropský sluneční teleskop a ALMA.
Nedávné publikace
V květnu 2022 vedli ondřejovští astronomové koordinovanou pozorovací kampaň s využitím přístrojů umístěných v Ondřejově (Solar Patrol, SORT a sluneční spektrografy FICUS a HSFA-2), největšího evropského dalekohledu (GREGOR, umístěného na španělském ostrově Tenerife) a kosmických slunečních družic (IRIS a Hinode). Přestože jsou erupce na Slunci velmi častým jevem, není možné přesně předpovědět, kde a kdy se objeví. Není proto snadné nasměrovat sluneční dalekohledy s velmi vysokým prostorovým rozlišením a malým zorným polem (menším než sluneční disk) na oblast, kde dojde k erupci. V rámci této kampaně jsme byli úspěšní a podařilo se nám získat unikátní soubor dat o více vlnových délkách erupce třídy M7,5, včetně přederupční a impulsní fáze. Tento velmi bohatý soubor dat nám umožnil ukázat, že k zintenzivnění záření kontinua dochází i ve slabých erupčních vláknech a odhadnout spodní hranici průměrné teploty ve vrstvě, kde se kontinuum při erupci formuje.
Helioseismologie je jedinou metodou, která nám umožňuje nepřímý pohled do slunečního nitra. Bohužel, značná část publikovaných výsledků závisí na tzv. citlivostních jádrech. Citlivostní jádra představují funkce, které "překládají" změny v parametrech slunečního nitra do veličin, které jsou pozorovatelné na povrchu. Ve studii testujeme jednu třídu citlivostních jader, a to ty spojené s měřením cestovních časů vln šířících se slunečním nitrem. Přímočará manipulace s pozorováními umožňuje změřit prostorový integrál těchto jader a hodnotu porovnat s hodnotou modelovou. Ukazujeme, že shoda je dobrá pro jádra týkající se mělkých vln, které mají stejný radiální stupeň, situace je však méně přesvědčivá pro vlny cestující hlouběji a pro vlny se stejnou fázovou rychlostí.
Inverzní problém, tedy dešifrování fyzikálních podmínek pozorovaných struktur ze zašuměných dat a jediného úhlu pohledu, je ve sluneční fyzice zásadní výzvou. Analýza spektrálních čar poskytuje cenný nástroj pro řešení tohoto problému, protože termodynamické a magnetické vlastnosti plazmatu často zanechávají v intenzitě a polarizaci těchto čar výrazné stopy. Řešení inverzního problému však komplikují nelokální a nelineární interakce mezi různými oblastmi plazmatu zprostředkované zářením. V důsledku toho zůstává tento problém zatím ve své obecnosti nevyřešen. V této práci představujeme novou metodu, která zohledňuje dříve zanedbávané fyzikální procesy, a ukazujeme, že inverzní problém je řešitelný. Konkrétně se zabýváme problémem čar jednou ionizovaného hořčíku, které jsou předmětem pozorování navrhovaného projektu družice NASA.
Analyzovali jsme rádiová pozorování dosud nepoznaného rysu, tzv. spektrálního štěpení, ve slunečních záblescích typu II, které jsou rádiovými signaturami rázových vln ve sluneční koróně. Tento rys je charakterizován skutečným větvením rádiového emisního pruhu typu II v rádiových spektrálních datech. Zjistili jsme, že spektrální štěpení je novým výrazným spektrálním jevem svědčícím o spletitých plazmových procesech, které probíhají ve sluneční koróně. Prezentujeme první interpretaci spektrálního štěpení v záblescích typu II. Klíčovou roli zde hraje složitá souhra mezi konfigurací rázové vlny a magnetického pole. Tento objev rozšiřuje naše chápání mechanismů, které stojí za slunečními rádiovými emisemi, a zdůrazňuje potřebu dalších pozorovacích studií k ověření těchto zjištění.
Pozorování
- Sluneční radioteleskopy (Data z radioteleskopů, které se nacházi na ondřejovské observatoři.)
- Sluneční patrola (Data ze sluneční patroly, která se nacházi na ondřejovské observatoři.)
- Vícekanálový erupční spektrograf (Data z vícekanálového spektrografu, který se nacházi na ondřejovské observatoři.)
- Satelitní X-Ray data (Data z Hard X-Ray spektrometru, českého přístroje na družici MTI.)
Software a syntetická data
- KAPPA Package (Syntéza opticky tenkých emisních čar a spekter kontinua pro sluneční a hvězdné koróny při nemaxwellovském kappa rozdělení.)
- PORTA (Tří-dimenzionální vícehladinový kód přenosu záření pro modelování intenzity a polarizace spektrálních čar pomocí masivně paralelních počítačů.)
- Grid of semi-empirical models (Síť semi-empirických modelů sluneční fotosféry a chromosféry pro studium vlivu různých teplotních zvrstvení na spektrální čáry.)
- Virtual Mission Laboratory Portal (Webová aplikace umožňující přístup ke kinetickým simulacím vesmírného plazmatu.)
Oddělení je rozděleno do čtyř pracovních skupin
Skupina fyziky slunečních erupcí a protuberancí
Zabývá se výzkumem velmi nápadných jevů na Slunci: protuberancemi, erupcemi, výrony koronální hmoty, jejich vzájemnými vztahy, a také obecně fyzikou sluneční koróny a přechodové oblasti. Cílem je pochopení procesů slunečních erupcí, mechanismů vytváření magnetických tokových lan a ohřevu koróny. K tomu pracovníci skupiny využívají numerické modely a pozorovaná data v širokém rozsahu spektra (od rentgenového záření, přes ultrafialové, viditelné až po rádiové záření) z družic i pozemních přístrojů. Podílejí se také na přípravě návrhů nových družicových přístrojů a pozorovacích kampaní.
Pod tuto pracovní skupinu spadá také Sluneční patrola, která poskytuje denně přehled o sluneční aktivitě v podobě kreseb sluneční fotosféry a synoptických snímků. Dalším úkolem Sluneční patroly je vydávat týdenní a denních předpovědi sluneční aktivity.
Vedoucí: Jaroslav Dudík
Vědečtí pracovníci: Arkadiusz Berlicki, Elena Dzifčáková, František Fárník, Vlastislav Feik, Stanislav Gunár, Petr Heinzel, Jana Kašparová, Dieter Nickeler, Martina Pavelková, Maciej Zapiór , Alena Zemanová
Skupina struktury a fyziky sluneční atmosféry
Cílem výzkumu skupiny je pochopení fyzikálních podmínek a procesů probíhajících ve sluneční atmosféře. Zabývá se klidnými i aktivními oblastmi se zaměřením na sluneční skvrny a fyziku sluneční atmosféry. S využitím numerických modelů a analýzy spektroskopických a spektropolarimetrických pozorování mnoha spektrálních čar, které se formují v různých výškách sluneční atmosféry, se členové skupiny snaží o posun našeho chápání procesů formujících atmosféru Slunce. Skupina se podílí na vývoji velkých evropských slunečních dalekohledů na Kanárských ostrovech. V současnosti se podílí zejména na realizaci Evropského slunečního dalekohledu (EST).
Vedoucí: Jiří Štěpán
Vědečtí pracovníci: Jose Iván Campos Rozo, Marta García Rivas, Jan Jurčák, Michal Sobotka, Michal Švanda
Skupina fyziky heliosféry
Zabývá se fyzikálními jevy ve slunečním větru, tj. proudu částic ze Slunce, na základě družicových pozorování, numerických simulací a teoretické analýzy. Zaměřuje se na vlastnosti částic (elektronů & iontů) ve slunečním větru a jejich interakce s vlnami, turbulencí a nelineárními strukturami elektromagnetického pole. Dále studuje interakce slunečního větru s planetami a měsíci sluneční soustavy a analogické interakce měsíců a planetárních magnetosfér.
Vedoucí: Petr Hellinger
Vědečtí pracovníci: Štěpán Štverák, Marek Vandas
Skupina sluneční radioastronomie
Pracovní skupina se zabývá studiem fyzikálních vlastností sluneční atmosféry a procesů v ní probíhajících prostřednictvím analýzy slunečních rádiových dat získaných v širokém rozsahu vlnových délek od decimetrů po milimetry. Na observatoři v Ondřejově skupina provozuje několik slunečních radioteleskopů pracujících na decimetrových vlnových délkách. Součástí skupiny jsou i členové českého uzlu Regionálního centra Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA ARC-CZ), které funguje od roku 2016 a podporuje komunitu uživatelů infrastruktury ALMA ze střední a východní Evropy. Český uzel ARC poskytuje vědeckou a technickou podporu v oblasti slunečního a (mimo)galaktického výzkumu infrastruktury ALMA.
Vedoucí: Artem Koval
Vědečtí pracovníci: Miroslav Bárta, Yi Chai, Marian Karlický, Wenjuan Liu
Videa: Výzkum Slunce v Astronomickém ústavu AV ČR
Díky spolupráci s pracovníky oddělení vzniklo video, ve kterém se dozvíte nejdůležitější informace a zajímavosti o výzkumu Slunce. Michal Sobotka představí hlavní přístroje oddělení, Miroslav Bárta ukáže největší český radioteleskop na pozorování Slunce, Marian Karlický vás zavede do Chile k největší síti radioteleskopů ALMA s českou účastí, Michal Švanda vás nechá pohlédnout do nitra Slunce pomocí helioseismologie, Michal Sobotka vysvětlí jak vznikají sluneční skvrny, Petr Heinzel představí vznikající sluneční družici Solar Orbiter, Stanislav Gunár ukáže družice, jejichž data oddělení využívá a Michal Sobotka vás na závěr seznámí s největšími slunečními dalekohledy světa.
Kontakt
Vedoucí oddělení: Jan Jurčák
Zástupce: Jana Kašparová
Sekretářka: Alice Chytrová
e-mail: alchytr@asu.cas.cz
tel.: +420 323 620 146
Adresa: Fričova 298, 251 65 Ondřejov, Czech Republic