اكتشف المسبار الشمسي نفاثات صغيرة من الشمس، وهو ما يمكن أن يفسر أصل الرياح الشمسية. وهذا يتحدى المعتقدات التقليدية حول توليد طاقة الرياح، حيث تشير البيانات الجديدة إلى انبعاثات متقطعة. قد يكون للنتائج أيضًا آثار على فهم الأجواء الخاصة بالنجوم الأخرى. مصدر الصورة: وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة ناسا/سولار أوربيتر/مجموعة EUI؛ مصدر الصورة: لاكشمي براديب شيتا، معهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي
وكالة الفضاء الأوروبية/ناسا اكتشفت المركبة الفضائية Solar Orbiter عدة نفاثات صغيرة من المواد المقذوفة من الغلاف الجوي الخارجي للشمس. تستمر كل طائرة من 20 إلى 100 ثانية وعوادمها بلازما وبسرعات تبلغ حوالي 100 كيلومتر في الثانية (60 ميلاً في الثانية) أو 360 ألف كيلومتر في الساعة (220 ألف ميل في الساعة)، قد تكون هذه الطائرات هي المصدر طويل الأمد للرياح الشمسية.
فهم الرياح الشمسية
تتكون الرياح الشمسية من جسيمات مشحونة تسمى البلازما والتي يتم طردها باستمرار من الشمس. ينتشر إلى الخارج عبر الفضاء بين الكواكب، ويصطدم بأي شيء في طريقه. عندما تصطدم الرياح الشمسية بالمجال المغناطيسي للأرض، فإنها تشكل الشفق القطبي.
على الرغم من أن الرياح الشمسية هي سمة أساسية للشمس، إلا أن فهم كيفية ومكان تشكلها بالقرب من الشمس أثبت أنه بعيد المنال وكان محورًا رئيسيًا للدراسة لعقود من الزمن. والآن، وبفضل أدواتها الممتازة، اقتربت المركبة الشمسية Solar Orbiter من تحقيق خطوة مهمة.
تُظهر هذه الصور الفسيفسائية العديد من النفاثات الصغيرة من المواد المقذوفة من الغلاف الجوي الخارجي للشمس. الصور مأخوذة من المركبة الفضائية Solar Orbiter التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ووكالة ناسا. تظهر كخطوط داكنة على سطح الشمس في هذه الفسيفساء. على الرغم من أن الصور “سلبية”، أي أن النفاثات تظهر داكنة، إلا أنها عبارة عن وميض ساطع على سطح الشمس. مصدر الصورة: وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة ناسا/سولار أوربيتر/مجموعة EUI؛ حقوق الصورة: لاكشمي براديب شيتا، معهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي، CC BY-SA 3.0 IGO
تصوير عالي الدقة لسطح الشمس
تأتي البيانات من أداة تصوير الأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUI) الخاصة بمركبة Solar Orbiter. تكشف صور القطب الجنوبي للشمس التي التقطتها EUI في 30 مارس 2022 عن عدد من السمات الخافتة قصيرة العمر المرتبطة بنفثات صغيرة من البلازما المنبعثة من الغلاف الجوي للشمس.
يقول لاكشمي براديب شيتا من معهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي الألماني والمؤلف الرئيسي للورقة التي تصف العمل: “لم نتمكن من اكتشاف هذه النفاثات الصغيرة إلا بسبب الصور غير المسبوقة عالية الدقة وعالية الإيقاع التي أنتجتها EUI”. . على وجه التحديد، تم التقاط الصور في قناة الأشعة فوق البنفسجية القصوى لجهاز التصوير عالي الدقة الخاص بـ EUI، والذي يراقب البلازما الشمسية بمليون درجة عند طول موجة يبلغ 17.4 نانومتر.
والجدير بالذكر أن التحليل يظهر أن هذه الميزات ناتجة عن طرد البلازما من الغلاف الجوي الشمسي.
تم إنشاء هذا الفيلم بناءً على الملاحظات التي التقطتها المركبة الشمسية المدارية التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ووكالة ناسا بين الساعة 04:30 و04:55 يوم 30 مارس 2022. التوقيت العالمي، وتم نشره سابقًا في العام الماضي. يُظهر “ثقبًا إكليليًا” بالقرب من القطب الجنوبي للشمس. كشف التحليل اللاحق عن إطلاق عدة طائرات صغيرة أثناء المراقبة. تظهر على شكل ومضات صغيرة من الضوء الساطع طوال الفيلم. يقوم كل منها بإخراج جسيمات مشحونة تسمى البلازما إلى الفضاء. تمثل الدائرة حجم الأرض. مصدر الصورة: وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة ناسا/سولار أوربيتر/مجموعة EUI؛ مصدر الصورة: لاكشمي براديب شيتا، معهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي
الهياكل المغناطيسية والرياح الشمسية
لقد عرف الباحثون منذ عقود أن جزءًا كبيرًا من الرياح الشمسية يرتبط بهياكل مغناطيسية تسمى الثقوب الإكليلية، وهي مناطق لا يعود فيها المجال المغناطيسي للشمس إلى الشمس. وبدلا من ذلك، يمتد المجال المغناطيسي إلى عمق النظام الشمسي.
تتدفق البلازما على طول خطوط المجال المغناطيسي “المفتوحة” وتنتقل إلى النظام الشمسي لتشكل الرياح الشمسية. لكن السؤال هو: كيف بدأت البلازما؟
الافتراض التقليدي هو أنه مع ارتفاع حرارة الإكليل، فإنه يتوسع بشكل طبيعي ويتسرب جزء منه إلى المجال. لكن هذه النتائج الجديدة تنظر إلى الثقب الإكليلي الموجود في القطب الجنوبي للشمس، وتتحدى النفاثات الفردية المكتشفة الافتراض القائل بأن الرياح الشمسية تتشكل فقط في تدفق مستمر وثابت.
يقول أندريه جوكوف من المرصد الملكي البلجيكي: “أحد الاستنتاجات هنا هو أن التدفق ليس منتظمًا حقًا إلى حد كبير، ويشير تواجد النفاثات في كل مكان إلى أن الرياح الشمسية قد تشكل تدفقًا متقطعًا للغاية من الثقوب الإكليلية”. ، أحد المتعاونين في المهمة التي قادت حملة مراقبة المركبة الشمسية المدارية.
ستواجه مهمة Solar Orbiter التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية الشمس من أقرب مدار لها حول عطارد. المصدر: وكالة الفضاء الأوروبية/ATG medialab
تحليل الطاقة للطائرات
الطاقة المرتبطة بكل طائرة صغيرة. في الطرف العلوي من الأحداث الإكليلية توجد التوهجات الشمسية من الدرجة X وفي الطرف السفلي توجد التوهجات النانوية. تبلغ طاقة التوهج X مليار مرة طاقة التوهج النانوي. تعتبر النفاثات الصغيرة التي اكتشفها المسبار الشمسي أقل نشاطًا، حيث تُظهر طاقة أقل بألف مرة من التوهج النانوي، وتطرد الكثير من تلك الطاقة إلى البلازما.
وهي موجودة في كل مكان، وتشير الملاحظات الجديدة إلى أنها تقذف جزءًا كبيرًا من المواد التي نراها في الرياح الشمسية. وقد تكون الأحداث الأصغر حجمًا والأكثر تكرارًا أكثر.
وقال ديفيد بيرجمانز من المرصد الملكي البلجيكي والباحث الرئيسي لأداة EUI: “أعتقد أنها خطوة مهمة للعثور على شيء في القرص يساهم بالتأكيد في الرياح الشمسية”.
الملاحظات المستقبلية والآثار الأوسع
حاليًا، لا يزال المسبار الشمسي يدور حول الشمس بالقرب من خط الاستواء. لذلك في هذه الملاحظات، يرى EUI القطب الجنوبي في زاوية الرعي.
“من الصعب قياس بعض خصائص هذه النفاثات الصغيرة عند النظر إليها من الحافة، ولكن في غضون سنوات قليلة، سنراها من منظور مختلف عن أي تلسكوبات أو مراصد أخرى، لذلك من المفترض أن يساعدنا ذلك كثيرًا.” هو يقول. دانييل مولر، عالم مشروع وكالة الفضاء الأوروبية للمركبة الشمسية المدارية.
لأنه مع استمرار المهمة، ستستمر المركبة الفضائية يميل تدريجيا في مداره نحو المناطق القطبية. وفي الوقت نفسه، سيتقدم نشاط الشمس خلال الدورة الشمسية وستبدأ الثقوب الإكليلية في الظهور عند خطوط عرض مختلفة، مما يوفر منظورًا جديدًا فريدًا.
وبما أن هذا العمل يمتد إلى ما هو أبعد من نظامنا الشمسي، فإن جميع المشاركين سيكونون متحمسين لرؤية الأفكار الجديدة التي يمكنهم استخلاصها.
الشمس وحدها هي التي يمكنها مراقبة غلافها الجوي بمثل هذه التفاصيل، ولكن من المحتمل أن تحدث نفس العملية في النجوم الأخرى. وهذا ما يجعل هذه الملاحظات بمثابة اكتشاف لعملية فيزيائية فلكية أساسية.
المرجع: LB Chitta، AN Zhukov، D Bergmans، H Peter، S Parenti، S Mandal، R Asner Cuadrado، U Schuhle، L. ديرياجا، ف. آشر، ك. بارزينسكي، E. بوشلين، هارا إل، كرايكامب إي، لونغ دي إم، رودريغيز إل، شوانيتز سي، سميث بي جيه، فيربيك سي، وسيتون دي بي. علوم.
دوى: 10.1126/science.ade5801
Solar Orbiter هي مهمة فضائية للتعاون الدولي بين وكالة الفضاء الأوروبية وناسا، وتديرها وكالة الفضاء الأوروبية.