Linia widmowa Lyman-alfa jest jedną z najmocniejszych struktur w ultrafioletowej części widma Słońca. Dzięki niej możemy ocenić wartość ciśnienia promieniowania, czyli siły, z jaką fotony emitowane przez Słońce odpychają atomy wodoru.

To właśnie ciśnienie promieniowania, obok grawitacji Słońca, jest czynnikiem determinującym trajektorie, po których poruszają się atomy neutralnego wodoru i deuteru w heliosferze. Dobra znajomość tego parametru pozwala nam określać, skąd przybyły atomy zaobserwowane w okolicy orbity Ziemi oraz przewidywać ich dalsze losy.

Ciśnienie promieniowania zależy od aktywności Słońca, która nieustannie się zmienia. Choć cykl aktywności słonecznej obserwowany jest od setek lat, wciąż nas zaskakuje, a jego przewidywanie przypomina prognozowanie pogody - zasadniczy trend się zgadza, ale szczegóły już nie zawsze. Jedną z mierzalnych wielkości, która dobrze pokazuje zmiany cyklu słonecznego jest całkowite natężenie promieniowania Słońca w linii Lyman-alfa. Ewolucję tej wielkości na przestrzeni jednego cyklu słonecznego pokazuje Rysunek 1.

Dotychczasowe modele profilu linii Lyman-alfa bazowały na skromnym materiale obserwacyjnym, dlatego niedokładnie odwzorowywały zmiany profilu związane z ewolucją aktywności słonecznej. Uczeni z Zakładu Fizyki Układu Słonecznego i Astrofizyki CBK PAN pod kierunkiem dr. Izabeli Kowalskiej-Leszczyńskiej  podjęli wyzwanie, podchodząc do problemu z nieco innej niż dotychczas strony, co stało się możliwe dzięki udostępnieniu znacznie obszerniejszych obserwacji, wykonanych przez satelitę SOHO. Na ich podstawie, zaproponowali analityczną formułę, która składa się z trzech części. Każda z nich opisuje inną strukturę profilu widocznego na Rysunku 2 (kształt linii - duża górka zaznaczona niebieska linią, centralne odwrócenie -  czerwony dołek w środku oraz nieznaczne nachylenie całego profilu względem osi poziomej zaznaczone zielona linią). Okazało się, że w ten sposób można dość dokładnie opisać rzeczywisty profil, zmieniający się w czasie. Przykładowe obserwowane profile (kropki) zostały porównane z dopasowanymi funkcjami (linie) na Rysunku 3. Stwierdzili, że parametry opisujące te trzy części (np. ich szerokości i przesunięcia względem siebie itd.) są liniowymi funkcjami całkowitego natężenia promieniowania Słońca w linii Lyman-alfa, które  zmienia się wraz z aktywnością słoneczną. Wszystkie parametry oraz ich liniowe dopasowania są zaprezentowane na Rysunku 4. Wyniki opisane zostały w artykule opublikowanym w The Astrophysical Journal. (link)

Ciśnienie promieniowania jest istotne zarówno dla samego wodoru międzygwiazdowego, wpływającego do wnętrza heliosfery, jak i dla licznych populacji cząstek pochodnych, używanych do diagnozowania różnych aspektów heliosfery. Ponieważ ciśnienie promieniowania obliczone na podstawie naszego modelu różni się od tego, które stosowane było do tej pory, szczególnie w okresach niskiej aktywności słonecznej, zespół pod kierunkiem dr. Kowalskiej-Leszczńskiej prowadzi obecnie szczegółowe badania konsekwencji zmiany dotychczas używanego modelu.

dr Izabela Kowalska-Leszczyńska