برای اولین بار در تاریخ، یک فضاپیما خورشید را “لمس” کرد!!

 یک فضاپیمای ساخته شده توسط انسان در طی یک اولین پرواز تاریخی باورنکردنی، به اتمسفر خورشید وارد شده و با خورشید تماس پیدا کرده است.

در 28 آوریل 2021، کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا از میان تاج خورشیدی، جو فوقانی خورشید پرواز کرد. نه تنها زنده ماند تا داستان خود را برای ما تعریف کند – اثبات کارایی محافظ حرارتی با فناوری پیشرفته پارکر – بلکه اندازه‌گیری‌های فوری انجام داد و داده‌های فراوانی در قلب منظومه شمسی را که قبلاً هرگز دیده نشده بود به ما رساند.

توماس زوربوخن، اخترفیزیکدان، معاون مدیر اداره مأموریت علمی در مقر ناسا، گفت: «کاوشگر خورشیدی پارکر «در حال لمس خورشید» یک لحظه به یاد ماندنی برای علم خورشید و یک شاهکار واقعاً قابل توجه است.

این نقطه عطف نه تنها بینش عمیق‌تری از تکامل خورشید و تأثیرات آن بر منظومه شمسی به ما می‌دهد، بلکه هر آنچه در مورد ستاره خودمان می‌آموزیم، در مورد ستارگان بقیه کیهان نیز به ما نشان می‌دهد.

کاوشگر خورشیدی پارکر در سال 2018 راه‌اندازی شد و هدف اصلی آن کاوش تاج خورشیدی بود. در مأموریت هفت ساله برنامه‌ریزی شده خود، باید در مجموع 26 نزدیکی یا حضیض به خورشید داشته باشد و در مجموع از هفت مانور کمک گرانشی از زهره برای نزدیک‌تر کردن خود به خورشید استفاده کند. حضیض ماه آوریل هشتمین و اولین موردی بود که در واقع وارد کرونای خورشید شد.

پارکر در نزدیک به پنج ساعت حضور در اتمسفر خورشیدی، نوسانات میدان مغناطیسی خورشید را اندازه‌گیری کرد و از ذرات نمونه‌برداری کرد. پیش از این، برآوردهای ما از این ویژگی‌ها بر اطلاعات خارجی متکی بود.

نور رئوفی، اخترفیزیکدان، دانشمند پروژه پارکر در آزمایشگاه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز، گفت: «کاوشگر خورشیدی پارکر با پرواز بسیار نزدیک به خورشید، اکنون شرایطی را در لایه تحت تسلط مغناطیسی جو خورشید – تاج – احساس می‌کند که قبلا هرگز نمی‌توانستیم به آن دسترسی داشته باشیم.

ما شواهدی از حضور در تاج را در داده‌های میدان مغناطیسی، داده‌های باد خورشیدی و تصاویر بصری می‌بینیم. ما در واقع می‌توانیم فضاپیما را در حال پرواز از میان ساختارهای تاجی ببینیم که می‌توان در طی یک خورشید گرفتگی کامل مشاهده کرد.»

(NASA/Johns Hopkins APL/Naval Research Laboratory)

بالا: ویژگی‌های درخشانی که در تصاویر اینجا قابل مشاهده است، پخش‌کننده‌های تاجی هستند که معمولاً فقط در هنگام کسوف از زمین دیده می‌شوند. این تصاویر توسط کاوشگر پارکر در طی نهمین حضیض در آگوست امسال به تصویر کشیده شد.

خورشید سطح جامد ندارد. در عوض، مرز آن با چیزی که ما آن را سطح بحرانی آلفون یا Alfvén می‌نامیم، مشخص می‌شود، جایی که گرانش و میدان‌های مغناطیسی خورشید برای مهار پلاسمای خورشیدی بسیار ضعیف هستند.

در بالای این نقطه، باد خورشیدی پدیدار می‌شود، با قدرتی که در منظومه شمسی می‌وزد، چنان سریع که امواج درون باد از خورشید جدا می‌شوند. چیزی که ما آن را “سطح” خورشید می‌نامیم بسیار پایین‌تر است که از سلول‌های همرفتی در حال چرخش پلاسما تشکیل شده و به عنوان فوتوسفر شناخته می‌شود.

یکی از اهداف پارکر کسب اطلاعات بیشتر در مورد سطح بحرانی آلفون بود. یعنی کجاست و توپوگرافی آن چگونه است، زیرا ما هیچ‌کدام از این موارد را نمی دانستیم. برآوردها سطح بحرانی آلفون را در فاصله‌ای بین 10 تا 20 شعاع خورشیدی از مرکز خورشید قرار داده بودند. پارکر با 19.7 شعاع خورشیدی وارد تاج شد و در طول گردش تاج خود تا 18.4 شعاع خورشیدی پایین آمد.

جالب اینجاست که به نظر می‌رسد کاوشگر به صورت پراکنده با شرایط مغناطیسی تاج مواجه می‌شود. در اعماق پایینتر، پارکر با ساختار مغناطیسی به نام شبه جریانی مواجه شد. داده‌های پارکر نشان می دهد که این ساختارها مسئول تغییر شکل سطح بحرانی آلفون هستند، اگرچه ما در حال حاضر دلیل آن را نمی‌دانیم.

در داخل شبه جریان، شرایط ساکت‌تر از جو خورشیدی اطراف بود. ذرات دیگر آنقدر آشفته فضاپیما را تحت‌تأثیر قرار نمی‌دادند و میدان مغناطیسی منظم‌تر بود.

پارکر همچنین پدیده‌ای به نام سوئیچ بک خورشیدی را بررسی کرد. این‌ها پیچ‌خوردگی‌های Z شکل در میدان مغناطیسی باد خورشیدی هستند و در حال حاضر مشخص نیست کجا و چگونه تشکیل می‌شوند. ما از دهه 1990 در مورد سوئیچ‌بک‌ها می‌دانستیم، اما تا زمانی که پارکر در سال 2019 آنها را بررسی کرد متوجه شدیم که آنها نسبتاً رایج هستند.

اکنون پارکر آنها را در اتمسفر خورشیدی شناسایی کرده است، که نشان می‌دهد حداقل برخی از سوئیچ‌ها از تاج پایینی ناشی می‌شوند.

استوارت بیل، ستاره‌شناس از دانشگاه کالیفرنیا، نویسنده اصلی مقاله در مورد این پدیده در نشریه Astrophysical می‌گوید: “ساختار مناطق دارای سوئیچ‌بک با ساختار قیف مغناطیسی کوچک در پایه تاج منطبق است.” . این همان چیزی است که ما از برخی تئوری‌ها انتظار داریم و این همان منبعی برای خود باد خورشیدی است.

ما هنوز نمی دانیم که این ساختارهای عجیب چگونه شکل گرفته‌اند، اما با وجود ده‌ها حضیض دیگر در پیش رو که به 9.86 شعاع خورشیدی مرکز خورشید نزدیک می‌شوند، احتمالاً پاسخ‌های بسیار جذابی دریافت خواهیم کرد.

رئوفی گفت: “ما برای دهه‌ها خورشید و تاج آن را رصد می‌کنیم و می‌دانیم که فیزیک جالبی برای گرم کردن و شتاب بخشیدن به پلاسمای باد خورشیدی در جریان است. با این حال، ما نمی‌توانیم دقیقاً بگوییم که این فیزیک چیست.”

“با کاوشگر خورشیدی پارکر که اکنون به سمت تاج تحت سلطه مغناطیسی پرواز می‌کند، ما بینش‌های مورد انتظار را در مورد عملکرد درونی این منطقه اسرارآمیز به دست خواهیم آورد.”

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

For The First Time in History, a Spacecraft Has ‘Touched’ The Sun

MICHELLE STARR 15 DECEMBER 2021

https://www.sciencealert.com/for-the-first-time-in-history-a-spacecraft-has-touched-the-sun