شناسایی منبع بادهای خورشیدی گریزان توسط فضاپیمای پارکر!!

یک حفره تاجی که در سه طول موج فرابنفش توسط رصدخانه دینامیک خورشیدی ناسا در سال 2013 تصویربرداری شده است. (NASA SDO)
منبع بادی که از نزدیک به سطح خورشید میوزد، اکنون توسط یک کاوشگر خورشیدی جسور شناسایی گردید که در جسارت خود با ایکاروس رقابت میکند.
در نوامبر 2021، کاوشگر خورشیدی پارکر در بیش از 8.5 میلیون کیلومتری خورشید (5.3 میلیون مایل) حرکت کرد، شاهکاری که آن را قادر میسازد ساختار ظریف باد خورشیدی را در حین پخش تنها ذرات باردار تشخیص دهد. از طریق سوراخی در تاج خورشید یا اتمسفر به منظومه شمسی وارد شوید.
طبق گفته تیمی از فیزیکدانان به سرپرستی استوارت بیل از دانشگاه کالیفرنیا برکلی و جیمز دریک از دانشگاه مریلند، کالج پارک، خوانش کاوشگر نزدیکترین نگاه را به نحوه تولید باد سریع خورشیدی به ما میدهد و نشان میدهد که نوع خاصی از اتصال مجدد مغناطیسی چیزی است که این نیروی قدرتمند طبیعت را به حرکت در میآورد.
دریک توضیح میدهد: بادها اطلاعات زیادی را از خورشید به زمین منتقل میکنند، بنابراین درک مکانیسم پشت باد خورشید به دلایل عملی روی زمین مهم است.
این امر بر توانایی ما برای درک چگونگی آزاد شدن انرژی خورشید و هدایت طوفانهای ژئومغناطیسی تأثیر میگذارد که تهدیدی برای شبکههای ارتباطی ما هستند.
حفرههای تاجی کمی نگرانکننده به نظر میرسند، اما آنها یک پدیده خورشیدی عادی هستند. همانطور که در تصویر زیر میبینید، خورشید یک آشفتگی مغناطیسی است و بسیاری از تغییرات میدان مغناطیسی آن به عنوان پدیدهای در تاج ظاهر میشود. حفره تاجی زمانی اتفاق می افتد که به جای تشکیل حلقههای بسته، خطوط میدان مغناطیسی باز شده و به سمت بیرون منبسط می شوند.
نتیجه یک تکه پلاسمای سردتر و کم تراکم در تاج است. فقط با نگاه کردن به خورشید نمیتوانید آن را ببینید (نباید بدون محافظ چشم به خورشید نگاه کنید، این کار را نکنید)، اما در طول موجهای فرابنفش بسیار تاریکتر نشان داده میشود.
از این مناطق بادهای خورشیدی قدرتمند بیرون میآیند. این بادها بدون غلبه بر میدانهای مغناطیسی معمولی، با سرعتی در حدود 800 کیلومتر (500 مایل) در ثانیه، دو برابر سرعت متوسط باد خورشیدی به فضا میتازند.
ذرات باردار را به دوردست به منظومه شمسی میدمد. در اینجا روی زمین، آنها میتوانند با اتمسفر بالای ما تعامل کنند تا شفقهای قطبی دیدنی ایجاد کنند و در عملیات ماهوارهای و ارتباطات رادیویی تداخل ایجاد کنند.
در طول چرخه فعالیت 11 ساله خورشید، سوراخهای تاجی میتوانند در هر زمانی ظاهر شوند. هنگامی که خورشید در نقطه حداقل فعالیت یا حداقل خورشیدی است، آنها تمایل دارند در اطراف قطبها آویزان شوند. اما در حداکثر خورشیدی، زمانی که قطبهای مغناطیسی خورشید جای خود را عوض میکنند و با کاهش فعالیت پس از آن، حفرههای تاجی بیشتر میشوند و در تمام عرضهای جغرافیایی زیبا به نظر میرسند و بادهای خورشیدی سریعتری به سمت ما هدایت میشوند.
هنگامی که پارکر در نوامبر 2021 به خورشید نزدیک شد، در برابر یکی از این حفرههای تاجی بهطور تصادفی قرار گرفت تا کاوشگر بتواند نزدیکترین مشاهدات یکی از این مناطق را جمعآوری کند.
به گفته تیم تحقیقاتی، دادههای بهدستآمده نشان داد که سوراخ تاجی کمی شبیه سر دوش است. فوارههای تقریباً مساوی از مکانهایی بیرون میآیند که خطوط میدان مغناطیسی به داخل و خارج از سطح خورشید “قیف” میشوند.
یک سوراخ تاجی که در سال 2013 روی خورشید ظاهر شد. (NASA SDO)
بیل توضیح میدهد: «فتوسفر توسط سلولهای همرفتی پوشیده شده است، مانند یک دیگ آب جوش و جریان همرفتی در مقیاس بزرگتر ابر دانهبندی نامیده میشود.
در جایی که این سلولهای ابر دانهبندی به هم میرسند و به سمت پایین میروند، میدان مغناطیسی موجود در مسیر خود را به سمت این نوع قیف رو به پایین میکشند.
در نقاط مغناطیسی پیچیده روی خورشید، همه چیز میتواند کمی خشن شود. خطوط میدان مغناطیسی در هم میپیچند و دوباره به هم وصل میشوند. این اتصال مجدد مغناطیسی یک فرآیند خشونتآمیز است که انرژی زیادی آزاد میکند.
مفهوم هنری از نزدیک شدن پارکر به خورشید. (ناسا)
یکی از راههای ممکن برای تولید باد خورشیدی زمانی است که میدانهای مغناطیسی باز و بسته در فرآیندی به نام اتصال مجدد تبادلی دوباره به هم متصل میشوند. توضیح احتمالی دیگر، شتاب ذرات توسط امواج الکترومغناطیسی در حفرههای تاجی به نام امواج آلفون است که توسط برهمکنش بین جریانهای همرفتی و میدانهای مغناطیسی ایجاد میشود.
محققان دریافتند که پارکر ذراتی را اندازهگیری میکند که با سرعت فوقالعاده بالا، بین 10 تا 100 برابر سرعت متوسط باد خورشیدی حرکت میکنند. آنها میگویند که این امر با اتصال مجدد مبادلهای بیشتر از شتاب موج آلفون و با سایر یافتههای اخیر بر اساس دادههای پارکر سازگار است.
بیل میگوید: «نتیجهگیری بزرگ این است که اتصال مجدد مغناطیسی در این ساختارهای قیفی است که منبع انرژی بادهای سریع خورشیدی را فراهم میکند.
“که نه تنها از همه جا در یک سوراخ تاجی میآید، بلکه در داخل سوراخهای تاجی به این سلولهای ابردانهای ساخته شده است. از این بستههای کوچک انرژی مغناطیسی میآید که با جریانهای همرفتی مرتبط هستند. ما فکر میکنیم نتایج ما شواهد قوی هستند که این اتصال مجدد است که این کار را انجام میدهد.”
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
A Craft Has Flown Close Enough to The Sun to Detect The Source of Elusive Solar Winds
By MICHELLE STARR 08 June 2023
https://www.sciencealert.com/a-craft-has-flown-close-enough-to-the-sun-to-detect-the-source-of-elusive-solar-winds