6 دقیقه
خورشید مدتهاست رازی شگفتانگیز را درست پیش چشم ما پنهان کرده است. دمای سطح آن حدود ۵۵۰۰ درجه سانتیگراد است، اما تاج خورشیدی، همان جو بیرونی شبحمانندی که میلیونها کیلومتر در فضا امتداد دارد، به دمایی بیش از ۱ میلیون درجه میرسد. دهههاست فیزیکدانان خورشیدی با یک پرسش اساسی درگیرند: چگونه لایه بیرونی خورشید میتواند تا این اندازه از ستاره زیرین خود داغتر باشد؟
اکنون پژوهشگران میگویند سرانجام یکی از مظنونان اصلی این راز را در حال عمل دیدهاند. دانشمندان با استفاده از تلسکوپ خورشیدی دنیل کی. اینوی در هاوایی، قدرتمندترین تلسکوپ خورشیدی روی زمین، حرکتهای مغناطیسی پیچشی و گریزان معروف به موجهای آلفون پیچشی را به طور مستقیم در تاج خورشید شناسایی کردهاند. این یافته که در نشریه نیچر آسترونومی منتشر شده، پشتوانه تازهای برای یکی از قانعکنندهترین توضیحها درباره مسئله قدیمی گرمایش تاج خورشیدی فراهم میکند.
این موجها نخستین بار در سال ۱۹۴۲ توسط فیزیکدان سوئدی، هانس آلفون، پیشبینی شدند. به زبان ساده، آنها آشفتگیهای چرخانی هستند که در امتداد خطوط میدان مغناطیسی از میان پلاسما حرکت میکنند و این ساختارهای نامرئی را مانند فنری پیچخورده به جلو و عقب میتابانند. دانشمندان مدتها گمان میکردند این موجها میتوانند مقدار عظیمی انرژی را از جو خورشید به سمت بالا حمل کنند. مشکل اصلی، اثبات حضور واقعی آنها بود.
این کار آسان نبود. تاج خورشیدی از پلاسمای فوقداغ تشکیل شده است، حالتی از ماده که در آن اتمها چنان پرانرژی میشوند که الکترونها از هستههای خود جدا میشوند و دریایی از ذرات باردار را پدید میآورند که به شدت به مغناطیس واکنش نشان میدهد. در این محیط، پلاسما از میان کانالهای باریک مغناطیسی عبور میکند که اغلب لولههای شار نامیده میشوند. در چنین ساختارهایی، امضای خالص موج آلفون یک نوسان جانبی نیست، بلکه یک پیچش است.
تلسکوپ سرانجام چه چیزی را دید
این پیشرفت با کمک طیفقطبسنج فروسرخ نزدیک برودتی تلسکوپ به دست آمد، ابزاری که برای مطالعه ساختار ظریف مغناطیسی و پلاسمایی تاج خورشید با جزئیاتی کمنظیر ساخته شده است. این تیم به سرپرستی پروفسور ریچارد مورتون از دانشگاه نورثامبریا، آهنی را دنبال کرد که تا حدود ۱.۶ میلیون درجه سانتیگراد داغ شده بود و روشی طراحی کرد تا حرکتهای پیچشی را از حرکتهای نوسانی بسیار آشکارتری که معمولا صحنه را تحت سلطه دارند، جدا کند.
مورتون گفت جستوجو برای این پدیده از دهه ۱۹۴۰ ادامه داشته و اکنون تیم پژوهشی توانسته است خطوط میدان مغناطیسی در تاج خورشید را به طور مستقیم در حال پیچیدن به جلو و عقب مشاهده کند. اهمیت این موضوع در آن است که موجهای نوسانی و موجهای پیچشی یکسان نیستند. موجهای کینک کل ساختارهای مغناطیسی را از پهلو به پهلو جابهجا میکنند. اما موجهای آلفون پیچشی آنها را به دور محور خود میچرخانند.
برای دیدن این چرخش پنهان، پژوهشگران به طیفسنجی تکیه کردند، روشی که نشان میدهد ماده چگونه با نور برهمکنش دارد. در رصدهای خورشیدی، پلاسمای متحرک از طریق اثر دوپلر طول موجها را اندکی جابهجا میکند. مادهای که به سمت زمین حرکت میکند، جابهجایی به آبی نشان میدهد. مادهای که از زمین دور میشود، جابهجایی به سرخ دارد. وقتی این دو نشانه مخالف در دو سوی یک ساختار مغناطیسی واحد دیده شوند، حرکت پیچشی را آشکار میکنند که در حالت عادی نامرئی باقی میماند.
دادهها دقیقا همین را نشان دادند. حتی در تاج آرام خورشید، دور از شدیدترین فورانهای خورشیدی، به نظر میرسد این موجهای پیچشی به طور پیوسته حضور دارند.
دامنههای اندازهگیریشده نسبتا کوچکاند، اما پژوهشگران هشدار میدهند که شیوه گردآوری دادههای رصدی احتمالا باعث شده قدرت واقعی این موجها کمتر از مقدار واقعی برآورد شود. حتی با وجود این محدودیت، موجها ممکن است بخش قابل توجهی از انرژی لازم برای گرم کردن تاج خورشیدی و کمک به آغاز باد خورشیدی را حمل کنند.
این موضوع پیامدهایی بسیار فراتر از نظریههای خورشیدی دارد. باد خورشیدی جریانی فراصوت از ذرات باردار است که از خورشید به بیرون میوزد، هلیوسفر را شکل میدهد و شرایط سراسر منظومه شمسی را تحت تأثیر قرار میدهد. وقتی آشفتگیهای مغناطیسی همراه آن حرکت میکنند، میتوانند در عملکرد ماهوارهها، سامانههای موقعیتیابی جهانی، ارتباطات رادیویی و حتی شبکههای برق روی زمین اختلال ایجاد کنند.
به همین دلیل، این کشف چیزی فراتر از یک دستاورد جذاب در اخترفیزیک است. این یافته مدلهای فیزیکی را تقویت میکند که دانشمندان برای توضیح چگونگی انتقال انرژی در جو خورشید به کار میبرند و نشان میدهد آشفتگی ناشی از موجهای آلفون چگونه میتواند هم گرمایش تاج خورشیدی و هم خود باد خورشیدی را تغذیه کند. همچنین ممکن است به توضیح بازگشتهای مغناطیسی مرموزی کمک کند که کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا شناسایی کرده است، یعنی وارونگیهای ناگهانی در میدان مغناطیسی باد خورشیدی که به نظر میرسد انرژی قابل توجهی را حمل میکنند.
این مطالعه پژوهشگرانی از چین، بلژیک، بریتانیا و ایالات متحده را گرد هم آورد و یادآوری کرد که حل عمیقترین معماهای خورشید به ندرت در انزوا رخ میدهد. اکنون که تلسکوپ خورشیدی اینوی نماهایی با وضوح بیسابقه از تاج خورشید ارائه میدهد، دانشمندان انتظار دارند موج تازهای از پاسخها درباره چگونگی حرکت، درهمتنیدگی و فوران انرژی مغناطیسی بر فراز سطح خورشید به دست آید.
پس از بیش از ۸۰ سال نظریهپردازی، تردید و ناکامیهای فنی، یکی از سرسختترین رازهای فیزیک خورشیدی سرانجام شروع به عقبنشینی کرده است. نه با انفجار، بلکه با یک پیچش.
ارسال نظر