Bohaterką obserwacji jest grupa plam oznaczona numerem NOAA 14274, oficjalnie najaktywniejszy region słoneczny 2025 roku. W ciągu swojego „przelotu” przez tarczę Słońca wyprodukowała ponad sto trzydzieści słabszych rozbłysków klasy C, kilkanaście mocniejszych klasy M oraz pięć bardzo silnych rozbłysków klasy X, czyli tych z najwyższej półki energetycznej.
Rozbłyski klasy X nie zdarzają się często. Od początku obecnego, jedenastego cyklu aktywności słonecznej zarejestrowano ich mniej niż sto, a listopadowe erupcje należą do ścisłej czołówki. Szczególnie rozbłysk X5,1 z 11 listopada trafił do pierwszej szóstki najsilniejszych wybuchów całego cyklu. To trochę tak, jakby jedna chmura burzowa odpowiadała za sporą część najbardziej spektakularnych wyładowań w skali kilku lat.
Co ważne, cały ten ogień wpisuje się w szerszy obraz. Obecny cykl słoneczny, który rozpoczął się pod koniec 2019 roku, właśnie dochodzi do maksimum. W praktyce oznacza to więcej plam, więcej rozbłysków i więcej okazji na zorze polarne widoczne daleko poza kołem polarnym. NOAA 14274 jest idealnym symbolem tej fazy, skupiając w jednym miejscu wszystko, co w aktywnym Słońcu najbardziej efektowne.
Dlaczego takie zdjęcia Słońca to rzadkość
Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że skoro mamy całą flotę satelitów i nowoczesnych teleskopów, to uchwycenie rozbłysku w wysokiej rozdzielczości to kwestia codzienności. W praktyce jest odwrotnie. Silne rozbłyski bardzo często wybuchają po niewidocznej z Ziemi stronie Słońca, albo wtedy, gdy nad obserwatorium jest noc, chmury albo atmosfera tak faluje, że obraz rozmywa się jak widok przez gorące powietrze nad rozgrzanym asfaltem.
Do tego dochodzi zwykła statystyka. Silne rozbłyski są rzadkie, a pola widzenia teleskopów słonecznych ograniczone. Nawet jeśli wiemy, że dana plama jest „podejrzana”, trudno mieć lufę teleskopu skierowaną dokładnie tam, dokładnie w tej minucie, gdy zaczyna się erupcja. Nic dziwnego, że autorzy badań mówią wprost, że tym razem mieli sporo szczęścia.
Listopadowe obserwacje udało się przeprowadzić teleskopem GREGOR na Teneryfie, największym europejskim teleskopem słonecznym o zwierciadle o średnicy 1,5 metra. To instrument stworzony właśnie po to, aby badać najdrobniejsze struktury w plamach i na krawędziach aktywnych obszarów. Tym razem trafił na idealny cel i idealne warunki, a naukowcy wycisnęli z niego wszystko, co się dało.
Mozaika ze Słońca jak zdjęcie w trybie panorama
Zespół nie patrzył na jedną plamę jak przez wąską słomkę. Zamiast tego zaplanował coś w rodzaju trybu panorama znanego ze smartfonów. Teleskop krok po kroku przesuwał się po aktywnym regionie, rejestrując łącznie 28 sąsiadujących ze sobą pól widzenia, ułożonych w siatkę 7 na 4. W czternaście minut zebrano dane z obszaru o rozmiarach około 175 tysięcy na 110 tysięcy kilometrów, czyli większego niż odległość z Ziemi na Księżyc.
Dane zbierano czterema ultraszybkimi kamerami w ramach zmodernizowanego systemu obrazowania, a następnie przepuszczono przez oprogramowanie, które kompensuje drgania obrazu i turbulencje powietrza nad teleskopem. Efektem jest mozaika przedstawiająca plamy, włókna i jaśniejsze obszary w szczegółach zarezerwowanych do tej pory głównie dla symulacji komputerowych.
Najciekawsze jest to, że zaledwie pół godziny po wykonaniu mozaiki ten sam region wyprodukował rozbłysk klasy X1,2. Na złożonym obrazie widać już pierwsze zwiastuny erupcji, drobne zaburzenia i struktury, w których za chwilę miała zacząć się gwałtowna przemiana energii magnetycznej w światło i cząstki. To trochę jak uchwycony kadr na minutę przed wybuchem fajerwerków, gdy lont już się pali, ale ładunek jeszcze nie eksplodował.
Poplątane włókna pola magnetycznego
To, co widać na tych zdjęciach, zachwyca nie tylko estetycznie. W penumbrze plam, czyli w jaśniejszym, „piórkowym” otoczeniu ciemnego jądra, cienkie włókna gazu układają się zwykle mniej więcej promieniście. Tym razem naukowcy zobaczyli włókna mocno powyginane, poskręcane i poprzecinane, jakby ktoś zaplótł z nich warkocz. Taki obraz to klasyczny sygnał, że pole magnetyczne w tym miejscu jest bardzo napięte i zestresowane.
Analiza pokazała, że wokół plam zachodziły złożone ruchy obrotowe i ścinające, które „nakręcały” pole magnetyczne niczym sprężynę. W pewnym momencie energia zgromadzona w tych skręconych liniach pola przestała być stabilna i zaczęła się uwalniać w postaci rozbłysku. Co ważne, pierwsze oznaki tego procesu pojawiły się właśnie w cienkich włóknach penumbry, na skalach rzędu stu kilometrów, bardzo blisko granic rozdzielczości teleskopu GREGOR.
Z punktu widzenia fizyki plazmy to złoto. Do tej pory wiele modeli przewidywało, że inicjacja rozbłysku powinna odbywać się właśnie na bardzo małych skalach, niewidocznych dla większości instrumentów. Tutaj po raz pierwszy udało się podejrzeć ten etap w takiej jakości, aby porównać go z teorią. To jak przejście z kamery przemysłowej do nagrania w 4K w zwolnionym tempie.
Rozbłyski, koronalne wyrzuty masy i zorze nad Ziemią
Oba zarejestrowane rozbłyski klasy X nie były zjawiskami „samymi dla siebie”. Towarzyszyły im szybkie koronalne wyrzuty masy ogromne chmury naładowanej plazmy, które poleciały w przestrzeń międzyplanetarną. Część z tego materiału dotarła w okolice Ziemi, wywołując silne zaburzenia w ziemskim polu magnetycznym.
Dla astronomów to cenny test tego, jak szczegółowa fizyka na powierzchni Słońca przekłada się na skutki odczuwalne na naszej planecie. Dla reszty z nas efekt uboczny był dużo przyjemniejszy. W kolejnych nocach mieszkańcy wielu rejonów świata także na niższych szerokościach geograficznych niż zwykle, mogli podziwiać wyjątkowo intensywne zorze polarne, będące widocznym znakiem uderzenia słonecznej plazmy w górne warstwy atmosfery.
To dobre przypomnienie, że rozbłyski i wyrzuty koronalne nie są abstrakcyjną kosmiczną ciekawostką. To one stoją za burzami geomagnetycznymi, które mogą zakłócać działanie satelitów, sieci energetycznych czy systemów nawigacji. Im lepiej rozumiemy, gdzie i jak zaczyna się taka erupcja, tym lepiej możemy przygotować prognozy kosmicznej pogody.
40 tysięcy zestawów danych dopiero czeka na swoją kolej
Opublikowane teraz mozaiki to dopiero przedsmak. Podczas listopadowej kampanii obserwacyjnej zebrano około 40 tysięcy zestawów danych, które dopiero są przygotowywane do pełnej analizy. Pierwszy artykuł w naukowym czasopiśmie przedstawia tylko wycinek możliwości tego materiału, bardziej jako demonstrację jakości obrazów i zarysu potencjału, niż ostateczne podsumowanie wyników.
Można się spodziewać, że w kolejnych miesiącach i latach z tych danych będą wyrastać kolejne prace naukowe o rotacji plam, dynamicznych wstrzyknięciach energii w pole magnetyczne, a nawet o tym, dlaczego niektóre aktywne regiony „tykają” spokojnie, a inne wybuchają seriami rozbłysków. To trochę jak posiadanie ogromnego, surowego archiwum nagrań z jednego z najbardziej burzliwych dni w historii Słońca i stopniowe odkrywanie, co dokładnie się wtedy wydarzyło.
Dla nas, obserwatorów z Ziemi, ta historia ma jeszcze jedną warstwę. Pokazuje, że nawet po dekadach badań Słońce wciąż potrafi zaskoczyć, a postęp w technice obserwacyjnej bezpośrednio przekłada się na bezpieczeństwo nowoczesnej cywilizacji uzależnionej od satelitów i elektroniki. Im lepiej widzimy detale na gwieździe, która daje nam życie, tym lepiej rozumiemy, kiedy i dlaczego potrafi też zagrozić.