کشف سرنخ هایی از اسرار باد‌های خورشیدی

به گزارش خبرگزاری صداوسیما: درک رموز منشا باد خورشیدی برای درک بهتر منظومه شمسی و سایر منظومه‌ها ضروری است. باد خورشیدی که از الکترون‌ها، پروتون‌ها و یون‌های سنگین‌تر تشکیل شده است، با سرعتی حدود ۱ میلیون مایل در ساعت در منظومه شمسی می‌گذرد.

اینکه چه چیزی باد خورشیدی را گرم کرده و به آن شتاب می‌دهد، همانند یک راز باقی مانده است، اما نتایج یک پژوهش جدید به دانشمندان کمک می‌کند تا این معما را حل و سرنخ‌های جدید و مهمی را در مورد منشا باد خورشیدی کشف کنند.

دانشمندان ماموریت کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا کشف کرده‌اند که باد خورشیدی می‌تواند تا حد زیادی توسط جت‌های در مقیاس کوچک یا «جت‌لت‌ها» در ابتدای تاج خورشیدی ایجاد شود.

جت‌لت‌ها در اثر فرآیندی به نام اتصال مجدد مغناطیسی ایجاد می‌شوند و این امر زمانی رخ می‌دهد که خطوط میدان مغناطیسی درهم تنیده می‌شوند و به طور انفجاری مجدداً تنظیم می‌شوند. در تاج خورشیدی، اتصال مجدد باعث ایجاد این جت‌های پلاسمایی کوتاه‌مدت می‌شوند که انرژی و مواد را به تاج بالایی که به عنوان باد خورشیدی از منظومه شمسی فرار می‌کنند، منتقل می‌کنند.

«نور رئوفی» سرپرست این پژوهش و دانشمند پروژه کاوشگر خورشیدی پارکر در آزمایشگاه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز (APL) در لورل، مریلند گفت: داده‌های جدید به ما نشان می‌دهند که باد خورشیدی چگونه در درون منبع و مکان ایجاد خود حرکت می‌کند. می‌توانید در این مسیر، افزایش جریان باد خورشیدی را ببینید که این افزایش از جت‌های کوچک پلاسما (دمای چند میلیون‌درجه) در سراسر پایه تاج بالا می‌آید. این یافته‌ها تأثیر زیادی بر درک ما از گرما و شتاب پلاسمای باد خورشیدی و تاج خورشیدی خواهد داشت.

باد خورشیدی اغلب به طور مداوم در زمین می‌وزد. بنابراین، دانشمندان به دنبال منبع ثابتی از خورشید بوده‌اند که می‌تواند باد‌های خورشیدی را به‌طور پایدار هدایت کند. جدیدترین پژوهش‌ها نشان می‌دهد که باد خورشیدی ممکن است عمدتاً توسط جت‌لت‌های مجزایی که به‌طور پراکنده به قسمت پایینی تاج فوران می‌کنند، تولید و سوخته شوند. حتی در حالی که طول هر جت تنها چند صد مایل است، جرم و انرژی ترکیبی آن ممکن است برای تولید باد خورشیدی کافی باشد.

«کریگ دیفورست» فیزیکدان خورشیدی در مؤسسه تحقیقاتی جنوب غربی در بولدر، کلرادو و یکی از نویسندگان مقاله جدید گفت: این نتایج نشان می‌دهد که اساساً تمام باد‌های خورشیدی به طور متناوب آزاد می‌شوند و تقریباً به یک شیوه به یک جریان ثابت تبدیل می‌شوند. این امر الگو نحوه تفکر ما در مورد جنبه‌های خاصی از باد خورشیدی را تغییر می‌دهد.

دانشمندان عمدتاً از مشاهدات رصدخانه پویایی‌شناسی خورشید (SDO) و ابزار تصویرگر فرابنفش خورشیدی (GOES-R/SUVI) و داده‌های میدان مغناطیسی با وضوح بالا از تلسکوپ خورشیدی گوده (Goode Solar Telescope) در رصدخانه خورشیدی خرس بزرگ در کالیفرنیا برای مطالعه این جت‌ها و میدان‌های مغناطیسی استفاده می‌کردند. سوئیچ‌بک‌ها که اشکال زیگزاگی مغناطیسی در باد خورشیدی هستند، پدیده‌ای هستند که در ابتدا توسط کاوشگر خورشیدی پارکر مورد توجه قرار گرفت و الهام‌بخش کل مطالعه برای ان بود.

دانشمندان توانستند رفتار جمعی این جت‌لت‌ها را به لطف ترکیب مشاهدات ابزار‌های متعدد، وضوح بالای آن‌ها و مشاهدات نزدیک انجام شده توسط کاوشگر خورشیدی پارکر درک کنند.

«جودی کارپن» یکی از نویسندگان مقاله و هلیوفیزیکدان مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرین‌بلت، مریلند، گفت: پیش از این نمی‌توانستیم به اندازه کافی چنین رویداد‌هایی را برای توضیح میزان مشاهده شده جرم و انرژی که از خورشید جریان می‌یابد، شناسایی کنیم؛ اما وضوح بهبود یافته مشاهدات و پردازش دقیق داده‌ها، رسیدن به یافته‌های جدید را امکان‌پذیر کرد.

این یافته‌ها حضور جت‌لت‌ها را در اتمسفر زیرین خورشید در کل خورشید نشان داد. برخلاف دیگر پدیده‌هایی مانند شراره‌های خورشیدی و خروج جرم از تاج خورشیدی که با چرخه ۱۱ساله فعالیت خورشیدی دچار افزایش و کاهش متناوب می‌شوند، آن‌ها یک محرک قابل اعتماد برای تولید باد خورشیدی به صورت مداوم هستند. دانشمندان همچنین تخمین زدند که انرژی و جرم ایجاد شده توسط این جت‌لت‌ها ممکن است اکثریت (اگر نگوییم کل) انرژی و جرم مشاهده شده در باد خورشیدی باشد.

رئوفی گفت: رویداد‌های اتصال مجدد کوچکی که مشاهده کردیم، به نوعی همان چیزی است که یوجین پارکر بیش از سه دهه پیش پیشنهاد کرد. من متقاعد شده‌ام که ما در مسیر درستی برای درک باد خورشیدی و گرمایش تاج خورشیدی هستیم.

مشاهدات مداوم از کاوشگر خورشیدی پارکر و سایر ابزار‌ها به دانشمندان کمک خواهد کرد تا تأیید کنند که جت‌لت‌ها منبع اصلی باد خورشیدی هستند یا خیر.

نکاتی درباره کاوشگر خورشیدی پارکر

کاوشگر خورشیدی پارکر (Parker) که اولین و بزرگترین پیشرفت بشر برای شناخت یک ستاره از نزدیک است در تاریخ ۲۱ مرداد ۱۳۹۷ به سمت خورشید رهسپار شد و تاکنون به موفقیت‌های شگرفی دست یافته است که همراه با شکستن رکورد سریع‌ترین ساخته دست بشر و نزدیکی به یک ستاره، شناخت ما از خورشید را به طرز چشمگیری بهبود بخشیده است.

کاوشگر خورشیدی پارکر اولین کاوشگری است که به یک ستاره نزدیک شده است. آژانس فضایی آمریکا (NASA) در تاریخ ۱۲ اوت ۲۰۱۸ مطابق با ۲۱ مرداد ۱۳۹۷ نخستین کاوشگر خورشیدی خود را سوار بر موشک Delta IV متعلق به اتحادیه پرتاب‌های آمریکا (ULA) روانه مدار خورشید کرد تا بخش‌هایی از راز‌های سربه‌مهر این ستاره را افشا کند.

سال ۲۰۰۹ خبر طراحی و ساخت این کاوشگر به دست آزمایشگاه فیزیک دانشگاه جانز هاپکینز (Johns Hopkins) اعلام شد و اواسط خرداد ماه سال ۹۶ بود که سازمان ملی هوانوردی و فضایی آمریکا (NASA) اعلام کرد نخستین کاوشگر خورشیدی خود را روانه مدار خورشید خواهد کرد تا بخش‌هایی از راز‌های سر به مهر این ستاره را کشف کند.

در ابتدا قرار بود پارکر سال ۲۰۱۵ به فضا پرتاب شود. تاریخ پرتاب سپس تا تابستان ۲۰۱۸ به تعویق افتاد و در نهایت ۱۱ اوت به عنوان تاریخ نهایی پرتاب انتخاب شد که در آخرین لحظات به ۱۲ اوت ۲۰۱۸ موکول شد.

در حالیکه این کاوشگر در ابتدا Solar Probe Plus نام گرفته بود، در نهایت با نام کاوشگر خورشیدی پارکر و به افتخار یوجین پارکر (Eugene Parker) دانشمند آمریکایی در رشته فیزیک نجومی یا اخترفیزیک نامگذاری شد.

کاوشگر خورشیدی پارکر مجهز به سپر‌های حرارتی فوق العاده مقاوم است که قابلیت مقاومت در دمای ۱۳۷۷ درجه سانتی‌گراد (۲۵۰۰ درجه فارنهایت) را دارد و هنگام نزدیک شدن به خورشید و با وجود گرمای محیط، به گونه‌ای طراحی شده که دمای داخل آن ۳۰ درجه سانتی‌گراد باقی بماند. این امر به لطف یک صفحه کامپوزیت کربنی ۱۱۴ میلی‌متری سپر حرارتی تعبیه شده روی بدنه کاوشگر امکانپذیر شده است. سپر حرارتی که حدود ۷۳ کیلوگرم وزن دارد، در واقع یک ساختار بسیار سبک وزن محسوب می‌شود که از دو پنل و یک هسته فومی ۴.۵ اینچی که ۹۷ درصد آن هوا است، ساخته شده است. این فضاپیما همچنین دارای یک محفظه است که نمونه‌هایی از ذرات با انرژی بالا را جمع آوری می‌کند. آنته دولبو (Anette Dolbow) مدیر ارشد این پروژه، محفظه مورد نظر را مقاوم‌ترین ابزار کوچک این کاوشگر می‌نامد.