6 دقیقه
تصاویر پیشگامانه با وضوح بالا از یک فوران خورشیدی X-کلاس
تلسکوپ خورشیدی دنیل ک. اینوی (DKIST) در هاوایی تا کنون با بالاترین وضوح، تصاویر یک فوران خورشیدی را ثبت کرده است که ساختارهای پیچیده‌ای در جو خورشید را نشان میدهد که پیش‌تر قابل تفکیک نبودند. این ابزار مراحل پایانی یک فوران قدرتمند X-کلاس را در 8 اوت 2024 رصد کرد و تصاویر رکوردشکن از حلقههای پلاسما و ساختارهای مغناطیسی نزدیک سطح خورشید تولید نمود.
تلسکوپ خورشیدی اینوی این تصویر از یک فوران خورشیدی را در 8 اوت 2024 ثبت کرد. (اعتبار تصویر: NSF/NSO/AURA، CC-BY)
محققان ابزار تصویربردار پهن‌باند مرئی DKIST را به ناحیهٔ فعال میزبان فوران نشانه‌گیری کردند و دسته‌های آشفته‌ای از پلاسماهای درخشان — که به عنوان حلقههای تاجی شناخته می‌شوند — را با شفافیت مکانی بی‌سابقه‌ای ثبت نمودند. این مشاهدات نگاهی نزدیک‌تر به ویژگی‌های مقیاس کوچک میدهد که انرژی آزادشده در طول فورانها را تولید و هدایت میکنند و محدودیت‌های تازه‌ای برای مدلهای فعالیت خورشیدی و پیشبینی آبوهوای فضایی فراهم می‌آورد.
پیش زمینهٔ علمی: آنچه فوران‌های خورشیدی و حلقههای تاجی به ما می‌گویند
فوران‌های خورشیدی آزادسازی ناگهانی انرژی مغناطیسی در جو خورشید هستند که باعث تولید جهش‌های شدید نور، ذرات پرانرژی و جریان‌های پلاسما می‌شوند. آنها زمانی رخ می‌دهند که خطوط میدان مغناطیسی در تاج پیچ خورده و تحت تنش قرار گیرند تا زمانیکه اتصال مجدد پیدا کنند — فرآیندی به نام بازگشت مغناطیسی — که انرژی مغناطیسی ذخیره‌شده را به صورت تابش و ذرات شتاب‌داده شده آزاد میکند. حلقههای تاجی ساختارهای قوسی‌شکلی از پلاسما هستند که خطوط میدان مغناطیسی را دنبال میکنند و اغلب به صورت آرکادهای دسته‌ای بالای نواحی فعال پدیدار می‌شوند.
تلسکوپ‌های زمینی و فضایی قبلی از نظر وضوح مکانی قادر به جداسازی رشتههای منفرد درون این آرکادها نبودند. دهانهٔ بزرگ‌تر DKIST و سامانه‌های پیشرفته تصویربرداری آن اعوجاج جوی را کاهش داده و جزئیات را تیزتر میکنند، و امکان اندازه‌گیری پهنای حلقهها و ساختارهای دقیق را فراهم می‌سازند. در مطالعهٔ جدید منتشرشده در 25 اوت در The Astrophysical Journal Letters، تیم تصاویر ابزار تصویربردار پهن‌باند مرئی DKIST را تحلیل کرد و میانگین پهنای حلقهها را حدود 30 مایل (48 کیلومتر) گزارش داد، و برخی رشتهها تا حدود 13 مایل (21 کیلومتر) باریک می‌شدند — که به مرز تفکیک‌پذیری تلسکوپ نزدیک است.
جزئیات ابزار و نتایج کلیدی رصدی
تصویربردار پهن‌باند مرئی و شرایط رصد
تصویربردار پهن‌باند مرئی DKIST تصاویر با نرخ فریم بالا و وضوح بالا در طول‌موج‌های مرئی را ثبت میکند، که برای مطالعهٔ پدیده‌های دینامیک خورشیدی مانند فورانها، لکه‌های خورشیدی و ساختارهای مغناطیسی ریز بهینه شده است. فوران 8 اوت در شرایط seeing عالی ثبت شد که به تیم اجازه داد ویژگی‌هایی نزدیک به حد تفرق تلسکوپ را تفکیک کند.
مقیاس‌های اندازه‌گیری‌شده حلقهها و ساختار مغناطیسی
تحلیل نشان میدهد که بسیاری از حلقههای تاجی بسیار باریک‌تر از آنچه پیش‌تر تفکیک می‌شد هستند، که نشان میدهد چیزی که ابزارهای قبلی به عنوان یک حلقهٔ بزرگ می‌دیدند ممکن است در واقع دسته‌هایی از رشتههای بسیار نازک‌تر باشند. اگر آن رشتههای نازک بلوک‌های سازندهٔ بنیادی آرکادهای بزرگ‌تر باشند، این موضوع نحوهٔ مدل‌سازی ذخیره و آزادسازی انرژی در تاج را تغییر میدهد و مقیاس‌های مکانی‌ای را که در آن بازگشت مغناطیسی ممکن است عمل کند، دقیقتر میکند.
«ثبت یک فوران X-کلاس با DKIST در چنین شرایط مساعدی به ما اجازه داد به مقیاس‌های مکانی‌ای که پیش‌تر تنها به آنها نظریه‌پردازی می‌شد، دست یابیم،» گفت یکی از نویسندگان مشارکت‌کننده از دانشگاه کلرادو بولدر. تیم تاکید کرد که مشاهدهٔ رشتههای منفرد حلقهها در را برای مطالعهٔ شکل‌گیری، تکامل و میکروفیزیک بازگشت در جزئیاتی بی‌سابقه باز میکند.
پیامدها برای آبوهوای فضایی و فیزیک خورشید
مشاهدات با وضوح بالا از کف‌های فوران و رشتههای حلقه توانایی ما را در مدل‌سازی چگونگی شتابدهی ذرات و گرم شدن تاج بهبود می‌بخشد. مدلهای بهتر میتوانند به پیشبینیهای دقیق‌تری از رویدادهای آبوهوای فضایی منجر شوند که میتوانند هنگامی که فورانها و اخراج‌های جرمی تاجی به سمت زمین هدایت شوند، ارتباطات رادیویی، عملیات ماهوارهها و شبکههای برق را مختل کنند. این اندازهگیریهای DKIST همچنین معیارهای حیاتی برای شبیه‌سازی‌های عددی پلاسمای مغناطیده در جو خورشید فراهم می‌آورد.
بینش کارشناسی دکتر النا مارکز، فیزیک‌دان خورشیدی (فرضی) در مؤسسهٔ پژوهش‌های خورشیدی، اظهار کرد: «تفکیک رشتهها در مقیاس ده‌ها کیلومتر، درک ما از دینامیک فورانها را متحول میکند. این نوع داده به نظریه‌پردازان و مدل‌سازان اجازه میدهد نرخ‌های بازگشت مغناطیسی و فرایندهای انتقال انرژی را به شیوه‌هایی تنظیم کنند که پیش‌تر فرضی بودند.»
چشم‌انداز آینده و فناوری‌های مرتبط
رصدهای مداوم DKIST، همراه با ابزارهای فضایی مانند رصدخانه دینامیک خورشیدی ناسا و مأموریت‌های آینده، امکان مطالعات چندطولیموجی و چندمقیاسی از فورانها را فراهم خواهند کرد. پیشرفت‌ها در اپتیک سازگار، بازسازی تصویر و طیفسنجی سرعتبالا اندازهگیریهای دما، چگالی و میدان مغناطیسی در این ساختارهای ریز را بیش از پیش دقیق میکنند. این ابزارها به‌طور مشترک پیشرفت در هر دو رشتهٔ فیزیک پایهٔ خورشید و پیشبینی کاربردی آبوهوای فضایی را پیش خواهند راند.
نتیجه‌گیری
تصاویر رکوردشکن DKIST از یک فوران خورشیدی X-کلاس نقطهٔ عطفی در اخترشناسی خورشیدی است: برای نخستین بار، حلقههای تاجی منفرد و زیرساختار آنها در مقیاس چند ده کیلومتری تفکیک شده‌اند. این مشاهدات نمای ما از معماری مغناطیسی و فرایندهای فیزیکی محرک فوران‌های خورشیدی را تیزتر کرده و دادههای ضروری برای بهبود مدلهای پیشبینی آبوهوای فضایی فراهم می‌آورند. با ادامهٔ رصد خورشید توسط DKIST با وضوح بی‌سابقه، فیزیک‌دانان خورشید انتظار کشف‌های بیشتری دربارهٔ سازوکارهای مقیاس کوچک که رویدادهای پرانرژی ستاره را تأمین میکنند، دارند.
منبع: livescience
.avif)
نظرات