لکهای را روی خورشید تصور کنید آنقدر بزرگ که بتواند دهها زمین را در خود ببلعد. اگر به آن خیره شوید، درک مقیاسش رفتهرفته دشوار میشود: یک لکه خورشیدی واحد، آشوبی از میدانهای مغناطیسی، با توان خامی که میتواند یکی از خشنترین فورانهایی را رقم بزند که ستاره ما قادر به ایجاد آن است.
لکهای به بزرگی قارهها
پژوهشگران موسسه ماکس پلانک برای پژوهشهای منظومه شمسی این تصویر ذهنی را به عدد تبدیل کردهاند. آنها با بررسی ۳۰۰ شراره خورشیدی قدرتمند ثبتشده بین سالهای ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۶، انرژی شرارهها را به اندازه نواحی فعال نسبت دادند؛ همان لکههای مغناطیسی درهمتنیده روی سطح خورشید که اغلب میزبان لکههای تاریک خورشیدی هستند. نتیجه، یک رابطه آماری است که نشان میدهد میزان انرژی آزادشده از یک شراره با اندازه ناحیه فعال مادر آن چه ارتباطی دارد.
اهمیت این نقشهبرداری در آن است که دادههای تاریخی نشان میدهد ستاره ما گاهی لکههای خورشیدی بسیار بزرگتر از نمونههایی تولید کرده که امروز معمولا میبینیم. نمونه برجسته، لکه خورشیدی سال ۱۹۴۷ است که حدود ۰.۶ درصد از قرص مرئی خورشید را پوشانده بود. به بیان دیگر، قطر آن حدود ۴۰ برابر قطر زمین میشد. تیم پژوهشی با استفاده از رابطه جدید میان انرژی و اندازه نتیجه گرفت لکهای در چنین مقیاسی، از نظر اصولی، میتواند شرارهای نزدیک به مرز پایینی چیزی ایجاد کند که اخترشناسان آن را ابرشراره مینامند.
ابرشرارهها پدیدههایی روزمره نیستند. اخترشناسان روی برخی ستارههای شبیه خورشید، تقریبا هر یک قرن یکبار آنها را مشاهده میکنند. این رویدادها میتوانند صدها تا هزاران برابر بیشتر از بزرگترین شرارههایی که مستقیما در منظومه شمسی مشاهده کردهایم انرژی آزاد کنند. اگر خورشید بتواند رویدادهایی مشابه تولید کند، پیامدهای آن برای فناوری مدرن چشمگیر خواهد بود، حتی اگر اثرات مستقیم آن بر سلامت انسان محدود بماند.
خواندن گذشته در حلقههای درختان و فهرست لکههای خورشیدی
ما تلسکوپهایی نداریم که در اعماق زمان به خورشید نشانه رفته باشند. به همین دلیل پژوهشگران به سراغ شاخصهای غیرمستقیم میروند. دادههای حلقههای درختان جهشهایی را در برخی ایزوتوپها نشان میدهد که حاکی از برخورد رویدادهای شدید ذرات خورشیدی با زمین در گذشتههای دور است. این جهشها اثر انگشت توفانهای تابشیاند که بسیار نیرومندتر از هر چیزی بودهاند که در عصر تاریخی تلسکوپ ثبت شده است. مطالعه جدید پیشنهاد میکند دستکم بخشی از این رویدادهای شدید ذرات خورشیدی میتوانسته بر اثر ابرشرارههای خورشید آغاز شده باشد.
ناتالی کریووا، اخترفیزیکدان امپیاس و نویسنده اصلی مقاله، میگوید: «خورشید ما توان ایجاد ابرشراره را دارد.» او هشدار میدهد اینکه در اندازهگیریهای اخیر عصر ماهوارهای هیچ ابرشرارهای مشاهده نشده، وجود آنها را در بازههای زمانی طولانیتر رد نمیکند. در عوض، پیوند تجربی میان اندازه ناحیه فعال و انرژی آزادشده باید در صورت رخ دادن یک رویداد واقعا شدید نیز معتبر بماند.
البته محدودیتهایی هم وجود دارد. انرژی خام یک شراره یک موضوع است؛ اما اینکه آن انرژی به توفانی از ذرات تبدیل شود و به زمین برسد، به هندسه مغناطیسی و میزان آسانی فرار ذرات پرانرژی از قفسهای مغناطیسی خورشید بستگی دارد. بنابراین مدلسازیهای بعدی باید فراتر از معیارهای مربوط به یک لکه منفرد بروند و تلاش کنند بازسازی کنند که گروههای لکههای خورشیدی چگونه با هم برهمکنش دارند، خطوط میدان چگونه بازپیوند میشوند و کدام آرایشهای مغناطیسی انرژی را به دام میاندازند یا آن را به فضا آزاد میکنند.
تصویر تاریخی دستکشیدهای از لکه خورشیدی سال ۱۹۴۷.
چرا این پژوهش اکنون اهمیت دارد
ما در جهانی زندگی میکنیم که شبکههای برق، منظومههای ماهوارهای و سامانههای ناوبری جهانی آن هر روز پیچیدهتر میشوند. یک رویداد بهاندازه کافی بزرگ در آبوهوای فضایی میتواند ارتباطات را مختل کند، به ماهوارهها آسیب بزند و به خاموشیهای گسترده زیرساختی دامن بزند. رویداد کارینگتون در سال ۱۸۵۹ نمونهای هشداردهنده است: سامانههای تلگراف از کار افتادند و شفقهای قطبی در عرضهای جغرافیایی پایین دیده شدند. فناوری امروز در برابر چنین رخدادی آسیبپذیری بسیار بیشتری خواهد داشت.
بنابراین شناخت حد بالای توان خورشید یک تمرین دانشگاهی انتزاعی نیست. تحلیل به رهبری ماکس پلانک محدودیتهایی را برای بیشینه انرژی شرارههایی تعیین میکند که گروههای شدید لکه خورشیدی ثبتشده در تاریخ، به طور منطقی میتوانستهاند تولید کنند. پژوهشگران تاکید میکنند که آنها برآوردی از بسامد وقوع چنین رویدادهایی ارائه نکردهاند. میزان تکرار همچنان پرسشی باز است؛ پرسشی که پاسخ به آن نیازمند ترکیب مطالعات آماری با مدلسازی فیزیکی و بهبود دادههای مربوط به فعالیت خورشیدی گذشته است.
دیدگاه کارشناسی
دکتر لورا مندس، فیزیکدان خورشیدی در دانشگاه کالیفرنیا، میگوید: «پیوند دادن اندازه لکه خورشیدی به انرژی شراره، راهی عملی به ما میدهد تا ریسک را در مقیاس چند قرن بسنجیم، نه فقط چند دهه. اما اندازه بهتنهایی سرنوشت را تعیین نمیکند. ساختار مغناطیسی پیرامون یک لکه، اتصال آن به نواحی فعال همسایه و زمانبندی ظهور شار، همگی تعیین میکنند که انرژی ذخیرهشده در یک انفجار بزرگ و گسترده رها شود یا همچنان به دام بیفتد. شبیهسازیهای آینده باید این جزئیات را با دقت حل کنند تا از امکان به احتمال برسیم.»
جمعبندی
کار تیم ماکس پلانک ثابت نمیکند که خورشید در تاریخ انسانی با ابرشراره فوران کرده است. با این حال نشان میدهد ستاره ما توانایی تولید مواد خام لازم برای چنین رویدادهایی را دارد. لکههای خورشیدی غولآسا، لکههایی که زمین را دهها برابر کوچکتر جلوه میدهند، پیشتر ظاهر شدهاند. اگر این لکهها با شرایط مغناطیسی مناسب همراه شوند، میتوانند نقطه آغاز شرارههایی در حد پایین دامنه ابرشرارههایی باشند که روی ستارههای دیگر مشاهده شدهاند.
برای دانشمندان، مسیر پیش رو روشن است: مدلسازی دقیقتر، تلاش برای ترکیب دادههای تاریخی با نظریه فیزیکی و پایش پیوسته رفتار مغناطیسی خورشید. برای جامعه نیز پیام به همان اندازه کاربردی است. آبوهوای فضایی خطری کمتکرار اما پرپیامد است. دانستن اینکه خورشید چه تواناییهایی دارد، به مهندسان و برنامهریزان کمک میکند سامانههایی تابآورتر طراحی کنند و به سیاستگذاران دادههایی میدهد تا برای رویدادی آماده شوند که هرچند نادر است، اما پیامدهای جدی خواهد داشت.
.avif)
نظر بگذارید
نظرات
هنوز نظری ثبت نشده. اولین نفر باشید.