از دهه ۱۹۶۰ به این سو، این موضوع به عنوان یک معمای دیرینه مطرح بوده است. چگونه باد خورشیدی فراصوتی خورشید، جریان انرژی‌بخش ذراتی که به سمت منظومه شمسی روانه می‌شود، پس از ترک خورشید همچنان انرژی خود را حفظ می‌کند؟
با توجه به همزمانی دو مأموریت فضایی که در حال حاضر خورشید را مطالعه می‌کنند – یکی به رهبری ناسا و دیگری به رهبری آژانس فضایی اروپا (ESA) – یک پیشرفت مهم ممکن است در آستانه رخ دادن باشد.
این یافته‌ها می‌توانند قطعه مهمی از پازل را ارائه دهند که به دانشمندان کمک می‌کند فعالیت‌های خورشیدی بین خورشید و زمین را بهتر پیش‌بینی کنند.
باد خورشیدی و تغییرات ناگهانی مغناطیسی
یک مقاله اخیر که در مجله “ساینس” منتشر شده است، شواهد قوی‌ای ارائه می‌دهد که سریع‌ترین بادهای خورشیدی قدرت خود را از “تغییرات ناگهانی مغناطیسی”، یا چرخش‌های قابل توجه در میدان‌های مغناطیسی نزدیک به خورشید می‌گیرند.
ییمی ریورا، همکار رهبر مطالعه و پژوهشگر پسا‌دکتری در رصدخانه اخترفیزیکی اسمیتسونیان، توضیح داد: “مطالعه ما به یک سوال بزرگ و باز درباره چگونگی انرژی گرفتن باد خورشیدی پاسخ می‌دهد و به ما کمک می‌کند تا بفهمیم خورشید چگونه محیط خود و در نهایت زمین را تحت تأثیر قرار می‌دهد”.
“اگر این فرآیند در ستاره محلی ما اتفاق بیفتد، به احتمال زیاد این انرژی بادها از ستاره‌های دیگر در سراسر کهکشان راه شیری و فراتر از آن تأمین می‌شود و می‌تواند پیامدهایی برای قابلیت سکونت سیارات خارج از منظومه شمسی داشته باشد.”
انرژی‌های نامرئی باد خورشیدی
پیشتر، کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا دریافته بود که تغییرات ناگهانی مغناطیسی در سرتاسر باد خورشیدی رایج است.
پارکر، که در سال 2021 اولین فضاپیما شد که وارد جو مغناطیسی خورشید شد، مشاهده کرد که تغییرات ناگهانی در نزدیکی خورشید بیشتر مشهود و قوی‌تر می‌شوند.
با این حال، شواهد تجربی که نشان دهد این امواج مغناطیسی انرژی کافی برای اهمیت در باد خورشیدی را فراهم می‌کنند، تا کنون موجود نبوده است.
مشاهدات از دو فضاپیمای مختلف
مایک استیونز، نویسنده همکار و کارشناس در مرکز اخترفیزیک گفت:”حدود سه سال پیش، من در حال ارائه سخنرانی در مورد این امواج شگفت‌انگیز بودم”. “در پایان، یک استاد نجوم برخاست و گفت، ‘این جالب است، اما آیا واقعاً مهم هستند؟'”
پاسخ به این سوال پیچیده نیاز به ترکیب مشاهدات از دو فضاپیمای مختلف داشت. پارکر برای ناوبری در جو خورشید (کرونا) طراحی شده بود، در حالی که مأموریت سولار اوربیتر بادهای خورشیدی را در فاصله‌های بزرگتر اندازه‌گیری می‌کند. در یک تصادف خوش‌یمن، هر دو فضاپیما در فوریه 2022 جریان باد خورشیدی مشابهی را در فاصله دو روز از یکدیگر اندازه‌گیری کردند.
این همزمانی تصادفی به سولار اوربیتر، که تقریباً در نیمه راه خورشید قرار داشت، و پارکر، که در لبه جو مغناطیسی خورشید بود، اجازه داد تا داده‌های مکمل را ارائه دهند.
“ما در ابتدا متوجه نشدیم که پارکر و سولار اوربیتر دقیقاً همان چیزی را اندازه‌گیری می‌کنند. پارکر این پلاسمای کندتر نزدیک خورشید را که پر از امواج تغییر ناگهانی بود، مشاهده کرد و سپس سولار اوربیتر یک جریان سریع ثبت کرد که گرما دریافت کرده بود و فعالیت موج بسیار کمی داشت. وقتی این دو را به هم متصل کردیم، آن یک لحظه واقعاً شگفت‌انگیز بود”، توضیح داد ساموئل بدمان، همکار نویسنده و اخترفیزیکدان در مرکز اخترفیزیک.
امواج آلفون: انتقال‌دهندگان انرژی
امواج آلفون – که انرژی را از طریق پلاسما (ماده فوق‌العاده داغ که باد خورشیدی را تشکیل می‌دهد) منتقل می‌کنند – نقش بزرگی در جابجایی انرژی در اطراف کرونا و باد خورشیدی دارند.
تحقیقات جدید نشان می‌دهد که امواج آلفون، به شکل تغییرات ناگهانی، انرژی کافی را برای توجیه گرمایش و شتاب‌دهی مشاهده شده در جریان‌های سریع‌تر باد خورشیدی که از خورشید دور می‌شوند، فراهم می‌کنند.
جان بلچر، استاد بازنشسته در مؤسسه فناوری ماساچوست که امواج آلفون را در باد خورشیدی کشف کرده بود، اما در مطالعه حاضر مشارکت نداشت، گفت: “بیش از نیم قرن طول کشید تا تأیید شود که شتاب و گرمایش امواج آلفونیک فرآیندهای مهمی هستند و تقریباً به همان شکلی که فکر می‌کردیم اتفاق می‌افتند.”
فراتر از پیش‌بینی فعالیت‌های خورشیدی
پیامدهای این تحقیق فراتر از پیش‌بینی فعالیت‌های خورشیدی و هوای فضایی است. این بینش‌ها به رازهای دیگری از جهان نیز روشنایی می‌بخشد، از جمله عملکرد ستاره‌های شبیه به خورشید و بادهای ستاره‌ای.
آدام سزبو، رهبر علمی مأموریت کاوشگر خورشیدی پارکر در ناسا، نتیجه‌گیری کرد: “این کشف یکی از قطعات کلیدی پازل برای پاسخ به سوال 50 ساله است که چگونه باد خورشیدی در بخش‌های درونی هلیوسفر شتاب داده و گرم می‌شود و ما را به یک گام نزدیک‌تر به دستیابی به یکی از اهداف اصلی علمی مأموریت کاوشگر خورشیدی پارکر می‌رساند.”
