Vrhunska znanost u Hrvatah!

Sunčeva oluja pogodila čak 10 letjelica, NASA želi hrvatski model koji to predviđa

DESET svemirskih letjelica, od ESA-inog Venus Expressa do NASA-inog Voyagera-2, osjetilo je efekte sunčeve erupcije za njezina širenja Sunčevim sustavom, dok su tri druga satelita iz 'zavjetrine' pratila razvoj situacije omogućivši tako jedinstven uvid u tu svemirsku meteorološku pojavu, objavila je u utorak na svojim službenim stranicama Europska svemirska agencija.

U ovoj priči posebno je zanimljivo da su i ESA i NASA pokazale interes za hrvatski model koji dobro predviđa razne aspekte ovog fenomena. No krenimo redom.

Slučajno otkriće

Do novog nalaza znanstvenici ESA-inog Mars Expressa došli su slučajno, dok su istraživali efekte bliskog susreta kometa Siding Spring (C/2013 A1) s Marsovom atmosferom 19. listopada 2014.

Otkriće je pokrenulo jedan od većih projekata suradnje na istraživanju putovanja koronalnog izbačaja mase (CME) i praćenja sunčevog vjetra kroz naš planetarni sustav sve do njegovih udaljenih granica koristeći sve dostupne letjelice. Koronalni izbačaji mase (CME), naime, uzrokuju promjene u sunčevom vjetru - mijenjaju gustoću, temperaturu i brzinu čestica od kojih se sunčev vjetar sastoji, što kod vrlo snažnih CME-ova može rezultirati geomagnetskim olujama na Zemlji.

Fenomen prvi put praćen kroz cijeli Sunčev sustav

Olivier Witasse, voditelj ESA-ine misije Mars Express, kaže da su podaci prikupljeni u novom istraživanju otkrili brojne zanimljive informacije o slabo istraženom fenomenu CME.

„Do sada nismo dobro razumjeli kako se kreću brzine CME-a i sunčevog vjetra s njegovim udaljavanjem od Sunca, osobito u vanjskom dijelu Sunčevog sustava“, rekao je Witasse.

„Zahvaljujući preciznim vremenskim mjerenjima na licu mjesta, sada možemo bolje razumjeti taj proces“, dodao je.

U novom istraživanju posebno je vrijedna činjenica da su efekte CME-a zabilježile brojne letjelice koje su se u ključnim trenucima nalazile u različitim dijelovima Sunčevog sustava, sve do Voyagera-2 koji se tada nalazio na samom njegovom vanjskom rubu.

Srećom, promašio Zemlju

Na sreću, Zemlja se nije našla na udaru ovog snažnog koronalnog izbačaja mase. No brojni sateliti koji prate aktivnosti Sunca, poput ESA-ine Probe-2, ESA-ine i NASA-ine misije SOHO i NASA-ine Solar Dynamics Observatory, svjedočile su moćnoj erupciji koja se 14. listopada dogodila na našoj matičnoj zvijezdi (što se lijepo može vidjeti na slici dolje). Signal bliskog susreta s izbačajem zabilježila su tri Marsova orbitera – ESA-in Mars Express te NASA-ini Maven i Mars Odyssey, zatim NASA-in rover na površini Crvenog planeta Curiosity, ESA-ina sonda Rosetta u blizini kometa 67P/Churyumov–Gerasimenko kao i međunarodna misija Cassini kraj Saturna. Naznake sudara zabilježila je čak i NASA-ina letjelica New Horizons koja je tada prilazila Plutonu te Voyager-2 nadomak međuzvjezdanom prostoru.

Rezultati su pokazali da se koronalni izbačaj mase širio unutar kuta od najmanje 116º. U početku, u blizini Sunca, putovao je brzinom od oko 1.000 km u sekundi. Mars Express je tri dana kasnije izmjerio 647 km/s, a Rosetta, pet dana kasnije - 550 km/s. Nakon toga, pad brzine bio je nešto postupniji; u blizini Saturna, mjesec dana kasnije, ona se kretala između 450 i 500 km/s.

Naš stručnjak za Sunce, dr. sc. Jaša Čalogović, s Opservatorija Hvar kaže da se koronalni izbačaj mase usporava kada se kreće kroz sunčev vjetar koji putuje manjim brzinama.

„Uobičajena brzina sunčevog vjetra koji se uglavnom, oko 98% sastoji od protona, a tek neznatno od težih atoma helija, iznosi oko 350-450 km/s ovisno o sunčevoj aktivnosti i broju koronalnih šupljina na Suncu koje su izvor brzog sunčevog vjetra“, tumači Čalogović

„To možemo usporediti s brodom koji se rijekom kreće s uključenim motorima. Kada isključi motore, njegova brzina će se postupno izjednačiti s brzinom rijeke – ako je bila veća, smanjit će se, a ako je bila manja, ubrzat će se do brzine rijeke. U ovom kontekstu sunčev vjetar je rijeka, a koronalni izbačaj mase je brod. Njihove brzine izjednačavaju se negdje između Jupitera i Saturna“, pojasnio je naš fizičar.

Hrvatski model zainteresirao ESA-u i NASA-u

Čalogović kaže da je zagrebački tim znanstvenika na čelu s fizičarom dr. sc. Bojanom Vršnakom u suradnji sa Sveučilištem u Grazu razvio dobar model širenja koronalnih izbačaja mase i promjena u sunčevom vjetru koji se zove 'The Drag-Based Model (DMB)', za koji su interes pokazale i ESA i NASA. Model dobro predviđa upravo ono što je egzaktno pokazala nova ESA-ina studija (što potvrđuje činjenica da je NASA na svojim stranicama već objavila rad o tom modelu - pogledajte na ovom linku).

„Mi smo razvili analitički model koji računa te poremećaje i njihov dolazak na Zemlju i druge objekte u Sunčevom sustavu. Trenutno radimo na novoj verziji koju će vrlo vjerojatno koristiti ESA. Pregovaramo i s NASA-om da se taj relativno jednostavan analitički model i kod njih koristi za predviđanje sunčevih oluja na raznim tijelima našeg planetarnog sustava“, kaže Čalogović.

Još zanimljivih otkrića

Podaci prikupljeni u novoj studiji otkrili su još nekoliko vrlo zanimljivih pojava. Prije svega, rasvijetlili su razvoj magnetske strukture CME-a. Pokazalo se da su letjelice nekoliko dana osjećale magnetske efekte prolaska CME-a (na Zemlji su takve pojave često vezane sa Sunčevim olujama) čime su dale vrijedan uvid u utjecaj svemirskog vremena na različita tijela u Sunčevom sustavu. One su u početku bilježile promjene u sunčevom vjetru kao što su inicijalni udar, jačanje magnetskog polja i ubrzavanje solarnog vjetra. Neke letjelice i roveri opremljeni monitorima zračenja - Curiosity, Mars Odyssey, Rosetta i Cassini – potvrdile su pak poznati efekt pada toka galaktičkih kozmičkih zraka ili tzv. Forbush decrease. Naime, CME za svojeg prolaska smanjuje prolazak kozmičkih zraka koje dolaze izvan Sunčevog sustava do letjelice ili do planeta. To je logično jer su CME i kozmičke zrake sličnog sastava – uglavnom su sačinjene od protona visoke energije.

Na Marsu je zabilježen pad toka kozmičkih zraka od oko 20%, jedan od najvećih ikada registriranih na Crvenom planetu, a trajao je oko 35 sati. Na Rosetti je zabilježen pad od 17%, koji je trajao 60 sati, a na Saturnu nešto niži u trajanju od četiri dana. Ovo produženje trajanja i istovremeno slabljenje zaštitnog efekta podudara se s usporavanjem CME-a i njegovim rasipanjem svemirskim prostorom.

Rezultati studije, objavljeni u časopisu Journal of Geophysical Research: Space Physics, važni su za bolje razumijevanje djelovanja svemirskog vremena na planete u Sunčevom sustavu, ali i na Zemlju. Naime, znanstvenici već godinama upozoravaju da bi snažna geomagnetska oluja, poput tzv. Carringtonovog događaja 1859., koji je poremetio telegrafske sustave širom Europe i Sjeverne Amerike, danas mogla imati vrlo teške posljedice na naš način života koji je u mnogo čemu ovisan o sofisticiranim, osjetljivim tehnologijama. Ona bi mogla oštetiti komunikacijske satelite, isključiti sustave opskrbe električnom energijom i uzrokovati štete koje bi se mjerile u tisućama milijardi dolara.