Keplerove kresby slnečných škvŕn z roku 1607 vyriešili viac ako 400 rokov starú záhadu
Výskumníci sa v novej štúdii pozreli na Keplerove kresby Slnka. Odhalili tajomstvo solárnych cyklov.
Johannes Kepler sa považuje za jedného z najväčších astronómov histórie. Výskumníci z Nagoya University v rámci novej štúdie analyzovali jeho staré nákresy solárnych škvŕn pomocou moderných vedeckých metód. Podarilo sa mi odhaliť nové informácie o solárnych cykloch.
Výskumníci zmerali polohu solárnych škvŕn, ktoré Kepler vo svojej kresbe znázornil. Ukázalo sa, že astronóm pozoroval Slnko na konci cyklu ktorý bol ešte pred cyklom, ktorý pozorovali neskôr astronómovia ako Thomas Harriot, Galileo Galilei a ďalší. Zistenia štúdie pomohli vedcom vysporiadať sa s kontroverziou ohľadom trvania solárnych cyklov na začiatku 17. storočia.
V tomto období prešlo Slnko z normálnych solárnych cyklov na takzvané “veľkolepé solárne minimum”, čo bolo obdobe neobyčajne dlhej nízkej aktivity. Veľkolepé solárne minimum, inak označované aj ako Maunderovo minimum, sa odohralo medzi rokmi 1645 až 1715.
Kepler bol jedným z prvých, ktorý zaznamenal začiatkom 17. storočia prvé solárne aktivity, ešte pred prvými teleskopmi. Použil na to prístroj, ktorý sa nazýva camera obscura. Ide o zariadenie s malou dierou, ktoré premieta na list papiera obraz Slnka. Keplerovi to pomohlo načrtnúť viditeľné charakteristiky hviezdy. Kresba solárnych škvŕn vznikla v máji 1607.
Prvé znázornenie solárnych škvŕn
Kepler spočiatku veril, že zaznamenal prechod Merkúru popred Slnko. Neskôr sa ale ukázalo, že ide v skutočnosti o solárne škvrny. Ide o tmavé štruktúry na povrchu hviezdy, ktoré sa vyznačujú intenzívnou magnetickou aktivitou. Počet solárnych škvŕn a to, kde vzniknú, závisí od fázy solárneho cyklu.
Neprehliadni
“Kresby Keplera nie sú založené na pozorovaniach teleskopom. Môžeme preto len špekulovať aký je kontext, v akom kresby vznikli. Moderná vedecká komunita kresby rozoberala len z hľadiska histórie vedy. Teraz sme ale zistili, že ide o prvú kresbu solárnych škvŕn, aká kedy vznikla,” tvrdí vedúci štúdie, Hisashi Hayakawa.
Hayakawa dodáva, že na základe polohy zaznamenaných solárnych škvŕn možno popísať, v akej fáze solárneho cyklu sa Slnko v roku 1607 nachádzalo. Práve 17. storočie bolo zlomovým bodom pre astronómiu. Ide o čas, v ktorom sa začalo pozorovanie solárnych škvŕn a solárnej aktivity. Zároveň ide o obdobie, kedy Slnko prešlo z obyčajných cyklov na Maunderovo minimum. To predstavuje jedinečný moment v observačnej histórii Slnka.
Vedci zatiaľ nevedia povedať, prečo k tejto zmene došlo. Vedia len, že prechod bol postupný. Jedna predchádzajúca štúdia, sledujúca letokruhy stromov, naznačila, že išlo o sekvenciu extrémne krátkeho 5-ročného solárneho cyklu a extrémne dlhého solárneho cyklu trvajúceho 16 rokov. Iná štúdia letokruhov naznačovala normálne cykly.
Riešenie solárnej záhady
Tieto záznamy poskytujú nezávislý, observačný dôkaz na overenie stromovo-prstencových rekonštrukcií cyklov. Keplerove kresby môžu byť kľúčom k vyriešeniu tejto záhady. Výskumníci zároveň zistili, že solárne škvrny vznikli s najväčšou pravdepodobnosťou na konci 13. solárneho cyklu, nie na začiatku 14. cyklu. Zároveň sa ukázalo, že solárny cyklus 13 mohol mať normálnu dĺžku.
“Keplerov odkaz sa nesie aj mimo jeho excelentných pozorovacích schopností. Jeho dáta sme dali do kontextu širšej rekonštrukcie solárnej aktivity a vďaka tomu sa nám podarilo získať kontext pre jednu z najdôležitejších zmien solárnej aktivity,” tvrdí Hayakawa.
Kepler má na štíte množstvo historických objavov v astronómii a fyziky v 17. storočí. Jeho poznatky sú dôležité aj dnes, v ére, ktorú vedci popisujú ako vesmírny vek. Nová štúdia ukázala, že Keplerove kresby predstavujú úplne prvý záznam solárnych škvŕn. Predtým sa predpokladalo, že prvý nákres solárnych škvŕn prebehol v roku 1610 s pomocou teleskopu.
Záhadou bolo presné pochopenie trvania a charakteru slnečných cyklov na začiatku 17. storočia, najmä počas prechodu z pravidelných slnečných cyklov na veľké slnečné minimum, známe ako Maunderovo minimum (1645–1715). Existovali kontroverzie o tom, či slnečné cykly v tomto období mali extrémne krátke alebo dlhé trvanie.
Keplerove kresby slnečných škvŕn umožnili výskumníkom určiť, že zaznamenané slnečné škvrny sa nachádzali na konci slnečného cyklu -13, nie na začiatku cyklu -14. Analýza týchto záznamov a ich porovnanie s modernými štatistikami naznačili, že slnečný cyklus -13 mal normálnu dĺžku, čo vyvracia tvrdenia o extrémne krátkych alebo dlhých cykloch v tomto období. Tieto zistenia ukázali, že slnečné cykly na začiatku 17. storočia neboli abnormálne krátke alebo dlhé, ale mali bežné trvanie, čím poskytli lepší kontext pre pochopenie prechodu k Maunderovmu minimu.
Kepler ale dokázal zachytiť slnko a solárne škvrny aj bez teleskopu. Kresby ukazujú Keplerovo odhodlanie, a to aj zoči-voči technologickým limitáciám, akým slávny astronóm čelil ešte na počiatkoch 17. storočia. Autori štúdie dodávajú, že dnes stoja na ramenách tohto vedeckého giganta.
