Proč se Slunce zpomaluje?

Naše Slunce se otočí
okolo své osy přibližně jednou za měsíc. To víme už od roku 1611, kdy Johannes
Fabricius pomocí svého teleskopu sledoval pohyb slunečních
skvrn po povrchu Slunce. V roce 1996 ale mezinárodní
tým vědců učinil překvapivý objev. Vnější vrstva Slunce se otáčí
pomaleji než hlubší vrstvy. A nejen to. Zdá se, že se ještě
neustále zpomaluje. Jak je to možné?

O co by se ve vesmírné
prázdnotě mohlo Slunce brzdit? Nejdřív si ale vysvětlíme, jak zjišťujeme,
co se odehrává uvnitř Slunce, té zářící koule plazmatu
vzdálené 150 milionů kilometrů. Vděčíme za to slunečním otřesům. Turbulence v konvekční zóně
vytváří obrovské vibrace. Díky vnitřní struktuře a složení Slunce se některé frekvence
interferencí zesilují. Slunce se tak rozezní jako zvon.

Tyto seismické vlny
se odráží od fotosféry, což je pozorovatelný povrch Slunce. Můžeme tak pozorovat
vibrace uvnitř naší hvězdy. Jejich sledováním vědci dokázali
odvodit vnitřní strukturu Slunce. Stejně jako funguje ultrazvuk. Tím přišli na to, že vnější vrstva Slunce
se pohybuje pomaleji než vnitřní vrstvy. Nedokázali ale vysvětlit proč. Teď vědci možná
konečně našli odpověď.

Napověděly jim částečky prachu
obíhající kolem Slunce. Asi byste čekali, že budou obíhat
stále stejně, tak jako planety. Tak to ale není. Průběžně totiž ztrácejí energii
a stáčejí se směrem ke Slunci. Tyto částice nezpomaluje žádné tření. Ztrácejí energii,
přestože se s ničím nesrážejí. Tedy kromě světla ze Slunce. Z pohledu Slunce jsou fotony
vyzařovány kolmo z povrchu, ale z pohledu obíhajících částic
fotony přilétají částečně zepředu.

Jako kapky padající
na přední sklo jedoucího auta. Auto se brzdí o každou dopadající
kapku kvůli jejich hybnosti. Stejně tak ztrácejí setrvačnost částice
u Slunce kvůli dopadajícím fotonům. Fotony sice nemají žádnou hmotnost, ale podle Einsteinovy speciální
teorie relativity mají svou hybnost. Každý den na Zemi dopadne
60 tun vesmírného prachu. Většina toho byla dříve dál od Slunce, ale dopadajícím zářením se přiblížila.

Světlo je tedy důvodem,
proč vesmírný prach padá do Slunce. Tento Poyntingův-Robertsonův jev se jmenuje
po fyzicích, kteří na to přišli roku 1937. Jak to ale pomáhá s vysvětlením
zpomalujícího se povrchu Slunce? Tým vědců z univerzit
na Havaji, v Brazílii a ze Stanfordu sledoval tenkou vrstvu
plynu na okraji Slunce. Pozorovali ji
nepřetržitě tři a půl roku a zjistili, že vnější vrstva Slunce se pohybuje ještě pomaleji
než fotosféra pod ní.

To znamená, že se Slunce
zpomaluje směrem z povrchu dovnitř. Přišli tedy se zajímavou hypotézou. Co když je Slunce zpomalováno
svým vlastním světlem? Při Poyntingově-Robertsonově jevu částice
ztrácí svou hybnost při srážce s fotonem. Ale hybnost vždy zůstává zachována, takže se ty fotony musí odrazit s vyšší hybností ve směru,
kterým se původně pohybovala částice.

Fotony kradou hybnost
prachovým částečkám a zdá se, že ji kradou
i vnějším vrstvám Slunce. Fotony si proráží cestu
z hloubky Slunce desetitisíce let přes jádro a konvekční zónu. Na povrchu je plazma
pro světlo propustnější. Takže když se foton odrazí
od sluneční částice naposledy, zpomalí tuto částici a odnese si s sebou
část jejího momentu hybnosti. Vědci spočítali tuto sílu,
kterou fotony zpomalují Slunce, a spočítali, jak moc by se měla
vnější vrstva zpomalit od vzniku Slunce.

Zjistili že je to víc, než bylo třeba
na úbytek úhlového momentu ve vnějších 35 000 kilometrů. Fotonové brzdění
je zatím jediným vysvětlením, které odpovídá našim pozorováním. Fotony byly až doteď
přehlíženy nejspíš proto, že hybnost jednotlivého fotonu je tak směšně zanedbatelná
v porovnání se samotnou hvězdou.

Ale když se sečte působení všech fotonů
v průběhu několika miliard let, je to síla,
se kterou je třeba počítat. Toto brzdění nedokáže
zastavit Slunce úplně. Nižší rychlost na povrchu
se nepřenáší moc dobře do nitra kvůli zvyšující se hustotě
a tlaku v hlubších vrstvách. Vědci spočítali, že by zastavení
Slunce tímto mechanismem trvalo déle než celá existence vesmíru. Nicméně na výkonnější
a rychleji rotující hvězdy bude mít tento jev
mnohem větší vliv díky vyššímu počtu
uvolněných fotonů a vyššímu momentu hybnosti.

Dokonce by to mohlo
mít vliv na životní cyklus těchto hvězd. Vědci teď zjišťují, jaké to má dopady
na magnetické pole Slunce a sluneční vítr, které mají přímý
vliv na naši Zemi. Já si jen říkám, jak je úžasné,
že něco tak nepatrného jako foton dokáže změnit pohyb celé hvězdy.

Překlad: Zarwan
www.videacesky.cz