همکاری ۲ کاوشگر برای حل معمای ۶۵ ساله خورشید

به گزارش گروه دانش و فناوری، جو بیرونی خورشید بسیار داغ‌تر از سطح آن است. دانشمندان ممکن است به کشف علت آن نزدیک شده باشند.

یک اندازه‌گیری پیشگامانه جدید که توسط فضاپیمای مدارگرد خورشیدی و کاوشگر خورشیدی پارکر انجام شده است، دانشمندان را بیش از هر زمان دیگری به حل یک معمای دیرینه پیرامون خورشید نزدیک کرده است.

جو ستاره میزبان ما، یا به اصطلاح تاج آن، به رغم دورتر بودن از منبع آشکار گرمای خورشید، به طرز حیرت‌انگیزی داغ‌تر از سطح خورشید است و این معمایی است که فیزیکدانان را برای حدود ۶۵ سال درگیر کرده است.

همکاری بین این دو کاوشگر زمانی امکان‌پذیر شد که مدارگرد خورشیدی، که توسط آژانس فضایی اروپا(ESA) اداره می‌شود، چندین مانور فضایی انجام داد. این مانورها به فضاپیما اجازه داد تا خورشید و کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا را به طور همزمان رصد کند. در نهایت، این کار امکان مشاهدات خورشیدی همزمان بین این دو را فراهم کرد، که در کنار هم نشان دادند که تلاطم احتمالا تاج خورشیدی را تا دمای باورنکردنی گرم می‌کند.

گری زانک(Gary Zank)، یکی از نویسندگان مطالعه بر روی نتایج این بررسی‌ها و محقق در دانشگاه آلاباما در هانتسویل، می‌گوید: توانایی استفاده از مدارگرد خورشیدی و کاوشگر خورشیدی پارکر واقعا بُعد کاملا جدیدی را در این تحقیق باز کرده است.

این تیم در نهایت می‌تواند «معمای گرمایش تاج» را حل کند.

معمای گرمایش تاج چیست؟

تاج خورشید می‌تواند به دمای ۱.۸ میلیون درجه فارنهایت(یک میلیون درجه سانتیگراد) برسد، در حالی که ۱۰۰۰ مایل زیر آن، نورسپهر تنها به دمای حدود ۱۰۸۰۰ درجه فارنهایت(۶۰۰۰ درجه سانتیگراد) می‌رسد.

این یک واقعیت گیج‌کننده است زیرا هسته خورشید، جایی که همجوشی هسته‌ای هیدروژن به هلیوم اتفاق می‌افتد، جایی است که بیشتر گرمای خورشید از آنجا می‌آید. این مانند آن است که هوای حدود ۳۰ سانتی‌متری بالای آتش گرم‌تر از هوای سه سانتی‌متر بالای آن باشد.

اختلاف در گرما به این معنا است که باید مکانیسم گرمایش دیگری مستقیما در تاج وجود داشته باشد. تا به حال، دانشمندان در کشف این مکانیسم ناکام مانده بودند، اما تلاطم در جو خورشید که پلاسمای تاج را به طور قابل توجهی گرم می‌کند، مدت‌هاست که توضیحی قابل قبول در نظر گرفته شده است. با این حال، بررسی این فرضیه با داده‌های تنها یک کاوشگر غیرممکن بود.

ماهواره‌ها می‌توانند خورشید را از دو طریق بررسی کنند: می‌توانند از نزدیک و شخصی، مانند کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا از نزدیک بررسی انجام دهند یا می‌توانند تحقیقات از راه دور مانند مدارگرد خورشیدی انجام دهند. مدارگرد خورشیدی تاج را از فاصله ۲۶ میلیون مایلی(۴۲ میلیون کیلومتری) از خورشید مطالعه می‌کند، در حالی که کاوشگر خورشیدی پارکر از درون پلاسمای داغ و سوزان خورشید در فاصله چهار میلیون مایلی(۶.۴ میلیون کیلومتری) از سطح خورشید می‌گذرد.

اما، بین این دو رویکرد یک تعامل وجود دارد.

سنجش از راه دور می‌تواند جزئیات گسترده‌ای درباره خورشید نمایان کند، اما وقتی نوبت به انجام مشاهدات فیزیکی در پلاسمای تاج می‌رسد، ناکارآمد است. از سوی دیگر، مشاهدات از نزدیک می‌تواند آن پلاسما را با جزئیات بیشتری اندازه‌گیری کنند، اما نمای بزرگ‌تر از خورشید را دست می‌دهد.

این بدان معناست که ترکیب اندازه‌گیری‌ رویدادهای خورشید در مقیاس بزرگ توسط مدارگرد خورشیدی با مشاهدات دقیق همان پدیده توسط کاوشگر خورشیدی پارکر، می‌تواند تصویر کلی خورشید را با تمام جزئیات پیچیده به ما ارائه دهد.

با این حال، این کار به آن سادگی که به نظر می‌رسد نیست.

برای تسهیل کار، کاوشگر خورشیدی پارکر باید در میدان دید یکی از ابزارهای مدارگرد خورشیدی قرار بگیرد، زیرا آن دو خورشید را از موقعیت نسبی خود مشاهده می‌کنند.

گروهی از ستاره شناسان، از جمله دانیله تلونی(Daniele Telloni) محقق موسسه ملی اخترفیزیک ایتالیا(INAF)، کشف کردند که در روز یکم ژوئن سال ۲۰۲۲، دو رصدخانه خورشیدی در فاصله نزدیکی از پیکربندی مداری مورد نظر برای شرکت در چنین همکاری قرار خواهند گرفت.

در حالی که مدارگرد خورشیدی به خورشید نگاه می‌کند، کاوشگر خورشیدی پارکر دقیقا در کنار آن قرار می‌گیرد البته کمی دور از دید ابزار متیس فضاپیمای آژانس فضایی اروپا که دستگاهی به نام «کروناگراف» که جلوی نور فوتوسفر را برای تصویربرداری از تاج می‌گیرد و برای رصد در مقیاس بزرگ و از راه دور ایده‌آل است.

برای آن که دو کاوشگر کاملا در یک راستا قرار بگیرند و کاوشگر خورشیدی پارکر در منظر متیس قرار گیرد، مدارگرد خورشیدی یک چرخش ۴۵ درجه انجام داد و سپس کمی دورتر از خورشید قرار گرفت.

داده‌هایی که در نتیجه این مانور برنامه‌ریزی‌شده جمع‌آوری شد، نتیجه بخش بود و تلاطمی را آشکار کرد که در واقع می‌تواند انرژی را به روشی که فیزیکدانان خورشیدی پیش‌بینی کرده بودند برای گرمایش تاج منتقل کند.

تلاطم باعث گرمایش تاج می‌شود به نحوی شبیه به آنچه هنگام هم زدن قهوه در اینجا روی زمین اتفاق می‌افتد. انرژی با حرکات تصادفی در یک مایع یا گاز در مقیاس‌های کوچک‌تر منتقل می‌شود و این انرژی را به گرما تبدیل می‌کند.

انتقال مغناطیسی و حرکت یا انرژی جنبشی از مقیاس‌های بزرگ‌تر به مقیاس‌های کوچک‌تر، ماهیت این تلاطم است و در کوچک‌ترین مقیاس‌ها، به نوسانات اجازه می‌دهد تا با ذرات منفرد که عمدتا پروتون‌های دارای بار مثبت هستند تعامل داشته باشند و آنها را گرم کنند.

با این حال، این بدان معنا نیست که پرونده راز گرمایش تاج بسته شده است. دانشمندان خورشیدی هنوز باید مکانیسمی را که توسط این نتایج و همکاری بین کاوشگر خورشیدی پارکر و مدارگرد خورشیدی به آن اشاره شده است، تایید کنند.

دانیل مولر(Daniel Müller)، دانشمند پروژه مدارگرد خورشیدی، می‌گوید: این اولین قدم علمی است. این کار نشان دهنده‌ یک گام مهم رو به جلو در حل معمای گرمایش تاج است.

تحقیقات این تیم در روز پنجشنبه(۱۴ سپتامبر) در مجله Astrophysical Journal Letters منتشر شد.

انتهای پیام