Egy napkitörés nyomában
(Rovat: Űridőjárás, Távoli világok kutatói - 2017.09.08 08:15.)

A kutatók meg akarták ismerni egy üstökös hatását a Marsra. Ehelyett valami egész mást, legalább olyan izgalmasat találtak.

Amint arról korábbi cikkeinkben beszámoltunk, 2014. október 19-én nagyon közel repült el a Marshoz a C/2013 A1 (Siding Spring) üstökös. A Mars Express akkori mérési adatait feldolgozó kutatók olyan jeleket találtak, amelyek egy napkitörés hatásának látszottak. Ennek nyomán széles nemzetközi összefogásban az összes akkor működő bolygóközi szonda mérési adatai alapján megpróbálták rekonstruálni, ahogyan egy koronakitörés (CME, coronal mass ejection) végigsöpör a Naprendszeren. Bár a Föld nem tartózkodott a kitörés által érintett területen, a Napot folyamatosan figyelő űreszközök – az ESA Proba–2 műholdja, az ESA és a NASA SOHO, illetve a NASA SDO űrszondái – néhány nappal korábban, október 14-én erős napkitörést észleltek. A NASA STEREO–A szondája nemcsak képeket készített a Nap Földdel átellenes oldaláról, hanem méréseket is végzett, amint a kitörés áthaladt a szonda tartózkodási helyén.

A 2014. október 14-i koronakitörés egy közepes erősségű röntgenflerrel kezdődött, amelyet azonnal, ugyanott egy erősebb fler követett. A kitörések a Földről nézve a Nap keleti pereme mögött történtek. A SOHO űrszonda különböző műszereinek képeiből készített animáción középen a napkorong távoli ibolyántúli képe látható (amelyet az animáció indításáig az indításra szolgáló ikon eltakar), a vörös árnyalatú kép 2–6 napsugár távolság közt a LASCO C2 koronagráf képe, a távolabbi, kék árnyalatú képet a LASCO C3 koronagráf észlelte. (Forrás: ESA)

Szerencsés elhelyezkedésüknek köszönhetően több más bolygóközi űreszköz is detektálni tudta a kitörés hatásának áthaladását. Mivel a Marsot elérte a kitörés, azt nemcsak a Mars Express, hanem a bolygó körül keringő MAVEN és Mars Odyssey, valamint a felszínén dolgozó Curiosity is detektálta. Ezen kívül elérte a kitörés a Csurjumov–Geraszimenko-üstökösnél dolgozó Rosetta, és a Szaturnusz körül keringő Cassini-szondákat is. Sőt még távolabb is sikerült méréseket végezni, mert az akkor még a Plútó felé közeledő New Horizons szonda és a Naprendszer peremvidékén járó Voyager–2 is észlelte a kitörést, bár utóbbi két szonda esetében már bizonytalan az értelmezés, mert a kitörés hatása már nehezen választható el a háttér napszéltől. A tíz különböző űreszközzel végzett mérések óriási jelentőségűek, mert egy adott kitörésből származó napszélnyaláb sebességét ilyen sok különböző távolságban eddig még nem tudták megmérni.

A 2014. október 14-i koronakitörés négy űreszköz felvételén. A kitörés 18:30 világidőkor indult, először a SOHO észlelte 18:48-kor, a többi képen a nyíl a kitörés helyét mutatja. Balról jobbra: a NASA Solar Dynamics Observatory (SDO) szondájának 13,1 nm-es, távoli ibolyántúli képe; a SOHO koronagráfjának felvétele; a STEREO–A szonda SECCHI távoli ibolyántúli képalkotó műszerének felvétele; és az ESA Proba–2 műholdjának SWAP távcsövével készített kép. (Kép: SDO / NASA; SOHO, ESA & NASA; NASA / STEREO; ESA / Royal Observatory of Belgium)

A mérésekből kiderült, hogy a koronakitörés legalább 116° széles nyalábban terjedt kifelé a Naprendszerben, amit egyik oldalon a Mars körül dolgozó szondák és a Rosetta, másik oldalon a Venus Express és a STEREO–A helyzete alapján lehetett behatárolni. A kutatók becslése szerint a koronakitörés anyaga mintegy 1000 km/s sebességgel dobódott ki a Napból. A Mars térségét három nappal később érte el, addigra sebessége 647 km/s-ra szelídült. Öt nappal a kidobódás után érte el a Csurjumov–Geraszimenko-üstököst, akkor a Rosetta már csak 550 km/s-nak mérte a sebességét. Ezután fokozatosan csökkent a kidobott anyag sebessége, mire egy hónap elteltével elérte a Szaturnuszt, addigra már csak 450–500 km/s sebességgel haladt kifelé. Az adatokból következtetni tudtak a koronakitörés mágneses szerkezetére is, és értékes információkat nyertek arra vonatkozóan, milyen űridőjárási hatások lépnek fel a különböző égitesteknél. A jelenség mindenütt egy lökéshullám áthaladásával kezdődött, egyidejűleg megerősödött a mágneses tér és megnőtt a napszél sebessége.

A 2014. október 14-i koronakitörés hatásának terjedése a Naprendszerben és a jelenséget vizsgáló űreszközök. (Forrás: ESA)

(Itt említjük meg, hogy a koronakitörések bolygóközi térbeli haladása és az ezzel összefüggő űridőjárási jelenségek modellezésének egyik legkiválóbb szakembere Gombosi Tamás, a Michigani Egyetem professzora, aki munkájáról részletesen nyilatkozott a Természet Világának. A Gombosi professzorral készített interjú a Természet Világa októberi számában, az űrkorszak kezdete 60. évfordulója alkalmából a Magyar Asztronautikai Társaság támogatásával készített tematikus összeállításban jelenik meg.)

A különböző űrszondák elhelyezkedése a Naprendszerben a koronakitörés indulásakor, 2014. október 14-én. A vízszintes tengelyen a Naptól balra a távolságok láthatók, jobbra a kitörés terjedésének időskálája, amikor az egyes űreszközök a kitörés áthaladását észlelték. (Kép: ESA)

Több űrszondán (Curiosity, Mars Odyssey, Rosetta és Cassini) is működtek sugárzásmérő műszerek, ezért a koronakitörés áthaladásán kívül ki tudták mutatni egy régóta jól ismert jelenség fellépését is: a galaktikus kozmikus sugárzás intenzitásának átmeneti csökkenését, az úgynevezett Forbush-csökkenést. Ahogy a koronakitörés kifelé halad a Naprendszerben, védő buborékként működik, ezért átmenetileg eltéríti a kozmikus sugárzást, vagyis leárnyékolja a bolygót vagy űreszközt. A Marsnál a kozmikus sugárzás 20%-os csökkenését észlelték, ami a valaha észlelt legalacsonyabb szint volt a vörös bolygónál. A csökkenés 35 órán át tartott. A Rosetta 60 órán keresztül észlelte a kozmikus sugárzás 17%-os gyengülését. A Szaturnusznál a csökkenés valamivel gyengébb volt, de négy napig tartott. A csökkenés időtartama azért nő, mert kifelé haladva a kitörés sebessége is csökken, vagyis az áthaladása tovább tart. A jelenség jól ismert, ebben az esetben mégis újdonságot jelentett a több különböző helyen végzett szimultán mérés.

A koronakitörés hatására hirtelen csökkent a galaktikus kozmikus sugárzás intenzitása (Forbush-csökkenés). Az áthaladó koronakitörést a középső képen a halvány sáv jelzi. A kitörés leárnyékolja a kozmikus sugárzást, amelynek szintje a gyors csökkenés után lassan, fokozatosan, napok alatt áll helyre. A csökkenés és a helyreállás tényleges lefutása a koronakitörés erősségétől, vagyis a kidobott anyag mennyiségétől és sebességétől, illetve a kifelé haladó plazma által magával vitt mágneses tér erősségétől függ. (Kép: ESA)