خورشید برای نخستین بار لمس شد

به گزارش موبوایران، با دستیابی کاوشگر خورشیدی پارکر به تاج خورشیدی، برای نخستین بار در تاریخ، یک ساخته‌ی دست بشر با ورود جو خورشید آن را لمس کرده است.

کاوشگر خورشیدی «پارکر» (Parker) ناسا در ۲۸ آوریل ۲۰۲۱ (۸ اردیبهشت) ساعت ۰۳:۳۳ منطقه‌ی زمانی شرقی (۱۲:۰۳ به وقت تهران) به جو گسترده‌ی خورشید، معروف به تاج رسید و پنج ساعت را در آنجا سپری کرد. این نخستین فضاپیمایی است که وارد مرزهای بیرونی خورشید ما می‌شود.

این نتایج که در نشریه‌ی «فیزیکال ریویو لترز» (Physical Review Letters) منتشر شده است، ۱۴ دسامبر (۲۳ آذر) در یک کنفرانس مطبوعاتی در نشست پاییزی اتحادیه‌ی ژئوفیزیک آمریکا ۲۰۲۱ اعلام شد. این مأموریت توسط آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز (JHU/APL) هدایت می‌شود.

«جاستین سی کسپر» (Justin C. Kasper) نویسنده‌ی ارشد این مطالعه و استاد دانشگاه میشیگان گفت: «این نشان‌دهنده‌ی دستیابی به هدف اولیه‌ی مأموریت پارکر و یک دوره‌ی جدید برای درک فیزیک تاج خورشیدی است.»

در این رویداد تاریخی، کاوشگر نخستین مشاهدات مستقیم را از آنچه که در جو خورشید نهفته است انجام داد و پدیده‌هایی را که قبلا فقط تخمین زده شده بود، از نزدیک اندازه‌گیری کرد. لبه‌ی بیرونی خورشید از سطح بحرانی «آلفوِن» (Alfvén) شروع می‌شود: نقطه‌ای که در زیر آن خورشید و نیروهای گرانشی و مغناطیسی آن، مستقیما باد خورشیدی را کنترل می‌کنند. بسیاری از دانشمندان معتقدند که وارونگی‌های ناگهانی در میدان مغناطیسی خورشید که با نام «سوییچ‌بک» (Switchback) شناخته می‌شوند، از این ناحیه پدید می‌آیند.

کسپر گفت: «ایده‌ی فرستادن فضاپیما به جو مغناطیسی خورشید، به اندازه‌ای نزدیک که انرژی مغناطیسی بیشتر از انرژی جنبشی و انرژی گرمایی یون و الکترون باشد، به سال‌های دور بازمی‌گردد.»

سرانجام در سال ۲۰۱۸، ناسا کاوشگر خورشیدی پارکر را با هدف رسیدن به تاج خورشید و نخستین بازدید بشر از یک ستاره پرتاب کرد. پس از رکوردشکنی‌های قابل توجهی که پارکر انجام داد، در آوریل گذشته، کاوشگر ۵ ساعت را زیر سطح بحرانی آلفون در تماس مستقیم با پلاسمای خورشید سپری کرد.

در زیر این سطح، فشار و انرژی میدان مغناطیسی خورشید، از فشار و انرژی ذرات قوی‌تر بود. فضاپیما در طول ملاقات نزدیک خود سه بار از بالا و زیر سطح آلفون گذشت. بدین ترتیب این نخستین بار است که یک فضاپیما وارد تاج خورشیدی شده و جو خورشید را لمس می‌کند.

در کمال تعجب، پژوهشگران دریافتند که سطح بحرانی آلفون چروکیده است. داده‌های تهیه شده توسط پارکر نشان می‌دهد که بزرگ‌ترین و دورترین چین‌وچروک سطح توسط یک شبه‌جریان ایجاد شده است. یک ساختار مغناطیسی بزرگ با عرض بیش از ۴۰ درجه که در درونی‌ترین بخش قابل مشاهده‌ی خورشید وجود دارد. هم‌اکنون اما مشخص نیست که چرا یک شبه‌جریان می‌تواند سطح بحرانی آلفون را از خورشید دور کند.

جریان‌های تاجی خورشید که توسط فضاپیمای پارکر ثبت شده است.

دانشمندان همچنین متوجه سوییچ‌بک‌های بسیار کمتری در زیر سطح بحرانی آلفون نسبت به بالای آن شدند. این یافته می‌تواند به این معنا باشد که سوییچ‌بک‌ها (جابه‌جایی میدان مغناطیسی) در تاج خورشید شکل نمی‌گیرند. نرخ‌های پایین اتصال مجدد میدان مغناطیسی در سطح خورشید به‌طور متناوب می‌تواند جرم کمتری را به جریان مشاهده شده‌ی باد خورشیدی پمپاژ کند و منجر به سوییچ‌بک‌های کمتری شود.

این کاوشگر همچنین شواهدی مبنی بر افزایش توان بالقوه در داخل تاج ثبت کرد که ممکن است به فیزیک ناشناخته‌ای اشاره کند که بر گرمایش و اتلاف انرژی اثر می‌گذارد.

«نور ای. رئوفی» (Nour E. Raouafi) اخترفزیکیدان و دانشمند پروژه‌ی کاوشگر خورشیدی پارکر گفت: «ما دهه‌ها خورشید و تاج آن را رصد می‌کنیم و می‌دانیم که در آنجا فیزیک چالبی برای داغ کردن و شتاب بخشیدن به پلاسمای خورشیدی در جریان است.»

او افزود: «با این وجود نمی‌توانیم دقیقا بگوییم که این فیزیک چیست. با کاوشگر خورشیدی پارکر که اکنون به سمت تاج تحت تسلط مغناطیس خورشید پرواز می‌کند، ما اطلاعات مورد انتظار را درباره‌ی عملکرد درونی این منطقه‌ی اسرارآمیز کسب خواهیم کرد.»

این مشاهدات طی هشتمین ملاقات نزدیک کاوشگر پارکر با خورشید انجام شد. همه‌ی داده‌ها در آرشیو PSP ناسا به‌صورت عمومی دردسترس هستند. چندین مطالعه‌ی قبلی هم پیش‌بینی می‌کردند که این کاوشگر برای نخستین بار در سال ۲۰۲۱ از مرزهای داخلی خورشیدی عبور کند.

کاوشگر خورشیدی پارکر که سریع‌ترین شیء ساخته شده توسط انسان است، از زمان پرتاب خود به اکتشافات تازه‌ای از جمله درباره‌ی انفجارهایی که آب‌وهوای فضایی را ایجاد می‌کنند و یا خطرات گردوغبار فضایی بسیار سریع دست یافته است.

یافته‌های جدید نشان می‌دهد که مشاهدات مستقیم توسط فضاپیماها می‌تواند در مورد فیزیک گرمایش تاج و شکل‌گیری باد خورشیدی اطلاعات تازه‌ای را ارائه دهد. پارکر پس از رسیدن به هدف خود برای لمس خورشید، اکنون قصد دارد حتی به نقاط عمیق‌تر جو برود و برای مدت طولانی‌تری در آن باقی بماند.

به گفته‌ی «گری زانک» پژوهشگر مشترک ابزار SWEAP و عضو آکادمی ملی علوم «به سختی می‌توان درباره‌ی اهمیت این رویداد و مشاهدات انجام شده توسط کاوشگر پارکر اغراق کرد. برای بیش از ۵۰ سال از آغاز عصر فضا، جامعه‌ی هلیوسفری با این مشکل بی پاسخ دست‌وپنجه نرم می‌کند که چگونه تاج خورشیدی تا بیش از ۱ میلیون درجه گرم می‌شود تا باد خورشیدی را به حرکت درآورد.

او خاطرنشان کرد: «اکنون اولین اندازه‌گیری‌های باد خورشیدی زیر-آلفونی، ممکن است بزرگ‌ترین گام برای درک فیزیک پشت شتاب گرفتن باد خورشیدی از زمان تعیین مدل شکل‌گیری پارکر باشد. این رویداد همان چیزی است که بسیاری از فیزیکدانان خورشیدی در بیشتر دوران کاری خود رویای آن را داشته‌اند.»