Vědci experimentálně potvrdili, že silné magnetické pole hvězd brzdí hmotné výrony

Mezinárodní tým astrofyziků a fyziků plazmatu předložil první experimentální důkaz, že silná magnetická pole obklopující aktivní hvězdy mohou potlačovat vznik koronálních hmotných výronů. Tato zjištění, publikovaná letos, přinášejí nový pohled na jev, který astronomové pozorují už desítky let, ale dosud pro něj chyběl přímý experimentální podklad.

Koronální hmotné výrony jsou masivní erupce plazmatu a magnetického pole, které se odehrávají v atmosféře hvězd. U Slunce jsou tyto jevy dobře zdokumentované a poměrně časté, doprovázejí sluneční erupce a mohou ovlivnit i vesmírné počasí v okolí Země. U jiných hvězd, zejména těch s výrazně silnějším magnetickým polem než Slunce, však astronomové podobné výrony zaznamenávají jen zřídka, přestože tyto hvězdy vykazují i mnohem energetičtější erupce. Tento nesoulad byl dlouho nevyřešenou hádankou.

Nová studie ukazuje, že příčinou může být právě intenzita magnetického pole, které obklopuje aktivní hvězdy. Tým vědců pomocí laboratorních experimentů simulujících podmínky v hvězdné atmosféře prokázal, že dostatečně silné magnetické pole dokáže plazma efektivně uvěznit a zabránit mu v uvolnění do prostoru v podobě hmotného výronu. Místo toho se energie erupce uvolní jiným způsobem, aniž by došlo k vymrštění hmoty z povrchu hvězdy.

Výzkumníci se zaměřili na mechanismus, který za normálních okolností umožňuje magnetickým smyčkám na povrchu hvězdy prasknout a vypustit velké množství nabitého plazmatu do okolního prostoru. U hvězd se slabším magnetickým polem, jako je Slunce, tento proces probíhá relativně snadno. Pokud je ale okolní magnetické pole nad aktivní oblastí hvězdy dostatečně silné, působí jako jakási bariéra, která bráni expanzi plazmatu a udržuje ho v blízkosti povrchu hvězdy.

Experimentální potvrzení tohoto mechanismu je podle autorů studie klíčové, protože dosud se vědci opírali především o teoretické modely a pozorování, která přímou souvislost mezi silou magnetického pole a absencí výronů nepotvrzovala jednoznačně. Laboratorní experimenty umožnily vytvořit kontrolované podmínky, v nichž bylo možné sledovat chování plazmatu v různě silných magnetických polích a přímo demonstrovat potlačující efekt.

Zjištění má význam především pro pochopení chování mladých a velmi aktivních hvězd, u kterých bylo opakovaně pozorováno, že produkují extrémně silné erupce, ale odpovídající koronální hmotné výrony u nich chybí nebo jsou mnohem méně častté než by se dalo očekávat podle analogie se Sluncem. Tyto hvězdy mají obvykle mnohem silnější magnetická pole než naše hvězda, což nyní podle vědců dává smysl v kontextu nového experimentálního poznatku.

Poznatek má také širší astrofyzikální dopad, protože souvisí s otázkou obyvatelnosti planet obíhajících kolem aktivních hvězd. Koronální hmotné výrony totiž představují jedno z rizik pro atmosféry planet, protože mohou postupně odnášet plynný obal planety do vesmíru. Pokud aktivní hvězdy se silnými magnetickými poli produkují méně výronů, než se dosud předpokládalo, může to znamenat, že planety v jejich okolí jsou vůči tomuto typu ohrožení odolnější, než se dříve myslelo.

Vědci zdůrazňují, že jde o první krok k hlubšímu porozumění vztahu mezi magnetickým polem a dynamikou erupcí u hvězd obecně. Další výzkum by měl objasnit, do jaké míry lze laboratorní výsledky přenést na skutečné astrofyzikální podmínky, kde hrají roli i další faktory, jako je rotace hvězdy, struktura jejího magnetického pole nebo vlastnosti okolního prostředí.

Přestože se experiment odehrával v laboratorních podmínkách, tým uvádí, že výsledky jsou v souladu s pozorováními provedenými pomocí kosmických i pozemních dalekohledů. Do budoucna by mělo být možné zjištění ověřit i pomocí přesnějších pozorování aktivních hvězd, u kterých se dá magnetické pole měřit s dostatečnou přesností. To by mohlo pomoci vytvořit komplexnější model, který popisuje, za jakých podmínek k výronům hmoty u hvězd dochází a kdy naopak silné magnetické pole tento proces zablokuje.