رمزگشایی یکی از رازهای قدیمی خورشید

محققان موسسه تحقیقاتی ماکس پلانک برای منظومه شمسی ، اخیرا موفق به رمزگشایی یکی از رازهای خورشید شده اند.

به گزارش ایسنا به نقل از تی ای، گروهی از دانشمندان موسسه تحقیقاتی ماکس پلانک برای تحقیقات منظومه شمسی (MPS) در آلمان، پیشرفت قابل توجهی در درک یکی از سخت ترین اسرار خورشید داشته اند و آن این است که ستاره ما چگونه ذرات تشکیل دهنده باد خورشیدی را به سوی فضا هدایت می کند؟

این اطلاعات یک چشم انداز متمایز از یک منطقه حیاتی از تاج خورشیدی را که قبلا دسترسی به آن برای محققان دشوار بود، ارائه می دهد. در این مطالعه محققان برای نخستین بار، شبکه ای پویا از ساختارهای پلاسما را ثبت کرده اند که شبیه یک شبکه طولانی و در هم تنیده است. هنگامی که داده های کاوشگرهای فضایی مختلف و شبیه سازی های رایانه ای جامع با هم ترکیب میشوند، یک تصویر متمایز نشان داده می شود و آن این است که انرژی مغناطیسی تخلیه می شود و ذرات به فضا که در آن ساختارهای تاجی بلند با هم تعامل دارند، می گریزند.

ماهواره عملیاتی زیست محیطی زمین ایستا (GOES) اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده( NOAA) به طور سنتی به چیزهایی غیر از خورشید توجه می کنند. سامانه ماهواره عملیاتی زیست محیطی زمین ایستا که به اختصار گوئس( GOES) نامیده می شود، مجموعه ای از ماهواره های پیشرفته هواشناسی است که توسط سرویس ملی ماهواره، داده و اطلاعات زیست محیطی ایالات متحده آمریکا (NESDIS) مدیریت می شود و به پیش بینی وضع هوا، ردیابی و پایش توفان های بزرگ و پژوهش های هواشناسی می پردازد.

یک کمپین رصدی اکتشافی برای تصویربرداری از تاج خورشیدی گسترده در ماه اوت و سپتامبر ۲۰۱۸ انجام شد. برای بیش از یک ماه، تصویرگر فرابنفش خورشیدی ماهواره عملیاتی زیست محیطی زمین ایستا (SUVI) به طور معمول مستقیما به خورشید نگاه کرد و از دو طرف آن عکس گرفت.

دکتر "دن سیتون" (Dan Seaton) محقق این مطالعه گفت: ما فرصت نادری داشتیم که از یک ابزار به روشی غیرعادی برای مشاهده منطقه ای که کاوش نشده است استفاده کنیم. ما حتی نمی دانستیم که این ابزار کار خواهد کرد یا نه، اما اگر این ابزار کار می کرد ، به اکتشافات مهمی دست پیدا می کردیم.

تاج میانی، لایه ای از اتمسفر خورشیدی است که در ارتفاع ۳۵۰ هزار کیلومتری از سطح مرئی خورشید قرار دارد و میتواند برای نخستین بار در نور فرابنفش با ادغام تصاویر از زوایای دید مختلف عکسبرداری شود، که این امر به طور قابل توجهی میدان دید دستگاه را افزایش داد.

دکتر "پرادیپ چیتا" (Pradeep Chitta) نویسنده اصلی مطالعه جدید گفت:در تاج میانی، تحقیقات درباره خورشید (Sun) چیزی شبیه به یک نقطه کور بوده است. داده های ماهواره عملیاتی زیست محیطی زمین ایستا اکنون بهبود قابل توجهی یافته است. در تاج میانی، محققان به فرآیندهایی مشکوک هستند که فرایند درک باد خورشیدی را تعدیل می کنند.

یکی از گسترده ترین جنبه های ستاره ما باد خورشیدی است. هلیوسفر، حباب پلاسمای کمیاب که حوزه نفوذ خورشید را نشان می دهد، توسط جریان ذرات باردار ایجاد می شود که خورشید به فضا پرتاب می کند و تا مرز منظومه شمسی ما حرکت می کند. باد خورشیدی با توجه به سرعت خود به اجزای سریع و کند تقسیم می شود. فضای داخلی حفره های تاجی (مناطقی که در تشعشعات فرابنفش تاجی تیره به نظر می رسند) جایی است که باد خورشیدی سریع که ممکن است با سرعت بیش از ۵۰۰ کیلومتر در ثانیه حرکت کند، نشات می گیرد. با این حال، در مورد بادهای خورشیدی کند کمتر اطلاعاتی در دسترس است. با این حال، حتی ذرات بادهای خورشیدی آهسته با سرعت مافوق صوت ۳۰۰ تا ۵۰۰ کیلومتر بر ثانیه در فضا حرکت می کنند.

پلاسمای داغ تاج (بیش از یک میلیون درجه) باید از خورشید فرار کند تا باد خورشیدی کند ایجاد شود. اما چه مکانیزمی در اینجا کار می کند؟ علاوه بر این ، باد خورشیدی آهسته/کند همگن نیست، اما حداقل تا حدی، ساختاری پرتو مانند از جریان های به وضوح قابل تشخیص را نشان می دهد. اما آنها از کجا و چگونه سرچشمه می گیرند؟ اینها سوالاتی هستند که در مطالعه جدید به آن ها پرداخته شده است.

در داده های ماهواره عملیاتی زیست محیطی زمین ایستا که توجه محققان را به خود جلب کرد، منطقه ای نزدیک خط استوا دیده می شود. دو حفره تاجی، جایی که باد خورشیدی بدون مانع از خورشید دور می شود و نزدیک به ناحیه ای با میدان مغناطیسی قوی قرار دارد. این فعل و انفعالات سیستمی به عنوان منشا بالقوه بادهای خورشیدی کند در نظر گرفته می شوند.

تاج میانی بالای این ناحیه با ساختارهای پلاسمایی بلندی که به صورت شعاعی به سمت بیرون در داده های ماهواره عملیاتی زیست محیطی زمین ایستا قرار دارند، به تصویر کشیده شده است. این پدیده که برای اولین بار به طور مستقیم مشاهده شده است، توسط این تیم به عنوان یک شبکه تاجی (coronal web) شناخته می شود. ساختارهای این شبکه به طور مکرر در تعامل و سازماندهی مجدد هستند.

محققان مدت هاست پلاسمای خورشیدی تاج بیرونی را که معماری مشابهی دارد را می شناسند. برای دهه ها، تاج نگار LASCO که روی فضاپیمای سوهو قرار دارد، تصاویری از این منطقه در نور مرئی ارائه می دهد.

دانشمندان تصور می کنند باد خورشیدی آهسته ای که سفر خود را به فضا آغاز می کند، ساختاری شبیه به جریان جت دارد. همانطور که مطالعه اخیر به طرز چشمگیری نشان داده است، این ساختار در حال حاضر در تاج میانی غالب است. محققان همچنین اطلاعات سایر کاوشگرهای فضایی را برای به دست آوردن درک عمیق تری از این پدیده بررسی کردند. یک تصویر همزمان از سطح خورشید توسط رصدخانه دینامیک خورشیدی سازمان ناسا(SDO) ارائه شد، در حالی که یک نمای جانبی توسط فضاپیمای STEREO- A ارائه شد.

با استفاده از تکنیک های محاسباتی مدرن که مشاهدات سنجش از دور خورشید را در بر می گیرد، محققان می توانند از ابر رایانه ها برای ساخت مدل های سه بعدی واقعی از میدان مغناطیسی گریزان در تاج خورشیدی استفاده کنند. در این مطالعه، محققان از یک مدل مغناطیسی هیدرودینامیکی پیشرفته (MHD) برای شبیه سازی میدان مغناطیسی تاج و حالت پلاسمایی برای این دوره استفاده کردند.

چیتا گفت:همانطور که محاسبات نشان می دهد، ساختارهای شبکه تاجی از خطوط میدان مغناطیسی پیروی می کنند. تجزیه و تحلیل ما نشان می دهد که معماری میدان مغناطیسی در تاج میانی بر روی باد کند خورشیدی نقش بسته است و نقش مهمی در شتاب بخشیدن به ذرات به فضا دارد. براساس نتایج جدید این مطالعه، پلاسمای داغ خورشیدی در تاج میانی در امتداد خطوط میدان مغناطیسی باز شبکه تاجی جریان دارد. در جایی که خطوط میدان متقاطع میشوند و برهم کنش می کنند، انرژی آزاد می شود.

محققان این مطالعه امیدوارند با بررسی های بیشتر، بینش های بیشتر و دقیق تری از ماموریت های خورشیدی در آینده به دست آورد. بعضی از آن ها، مانند مأموریت پروبا- ۳ (Proba- 3) آژانس فضایی اروپا (ESA) که برای سال ۲۰۲۴ برنامه ریزی شده است، مجهز به ابزارهایی است که تاج میانی را مورد بررسی قرار می دهد. همراه با داده های رصدی از کاوشگرهای فعال فعلی مانند کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا و مدارگرد خورشیدی آژانس فضایی اروپا (ESA)، این ابزار درک بهتر ساختار سه بعدی شبکه تاجی را ممکن می سازد.