کشف جدیدی درباره چگونگی انرژی گرفتن باد خورشیدی

ستاره‌شناسان از دهه ۱۹۶۰ به دنبال پاسخ این پرسش بودند که باد خورشیدی مافوق صوت چگونه یک جریان را از ذرات پرانرژی فروریخته به منظومه شمسی دریافت می‌کند و در عین حال، پس از خروج از خورشید همچنان به دریافت انرژی ادامه می‌دهد.

به نقل از وب‌سایت رسمی دانشگاه نورثومبریا، اکنون به لطف دو فضاپیمای خوش‌شانس که در حال حاضر در فضا به مطالعه خورشید مشغول هستند، ممکن است پاسخ این پرسش کشف شده باشد.

یک پژوهش جدید، شواهد قاطعی را ارائه می‌کند مبنی بر اینکه سریع‌ترین بادهای خورشیدی توسط پیچ‌وخم‌های مغناطیسی بزرگ در میدان مغناطیسی نزدیک به خورشید تغذیه می‌شوند.

باد خورشیدی با خروج مداوم ذرات باردار پلاسما از خورشید به فضا همراه است. هنگامی که این باد طی سفر با سرعت تا صدها کیلومتر در ثانیه با میدان مغناطیسی زمین در تعامل قرار می‌گیرد، می‌تواند شفق قطبی خیره‌کننده‌ای را ایجاد کند که ما آن را به عنوان شفق شمالی می‌شناسیم اما زمانی که مقادیر بیشتری پلاسما از تاج خورشیدی منتشر می‌شود، می‌تواند خطرناک باشد و آسیب قابل توجهی را به ماهواره‌ها و سیستم‌های ارتباطی وارد کند.

با وجود چندین دهه مشاهدات، چگونگی دریافت انرژی باد خورشیدی پس از خروج از خورشید به خوبی درک نشده بود اما اکنون یک گروه بین‌المللی از دانشمندان شامل دکتر «جولیا استوارز»(Julia Stawarz) از «دانشگاه نورثامبریا»(Northumbria University) یافته‌های خود را درباره این موضوع منتشر کرده‌اند.

«ییمی ریورا»(Yeimy Rivera) از پژوهشگران این پروژه گفت: پژوهش ما به یک پرسش بزرگ درباره چگونگی انرژی‌دهی باد خورشیدی می‌پردازد و به ما کمک می‌کند تا بفهمیم که خورشید چگونه بر محیط خود و در نهایت زمین تأثیر می‌گذارد. اگر این فرآیند در خورشید اتفاق بیفتد، به احتمال زیاد بادهای در حال وزش از ستارگان دیگر سراسر کهکشان راه شیری و فراتر از آن را تقویت می‌کند و می‌تواند پیامدهایی را برای زیست‌پذیری سیارات فراخورشیدی داشته باشد.

این گروه پژوهشی مجبور شدند از دو فضاپیمای متفاوت استفاده کنند. فضاپیمای «پارکر»(Parker) برای پرواز در جو خورشید و تاج خورشیدی ساخته شده است و دانشمندان و مهندسان «رصدخانه اخترفیزیک اسمیتسونیان»(SAO) یکی از تجهیزات کلیدی آن را ساخته‌اند. ماموریت «سولار اوربیتر»(Solar Orbiter) آژانس فضایی اروپا نیز در مداری قرار دارد که با تجهیزات مکمل مخصوص بررسی باد خورشیدی نسبتا به خورشید نزدیک می‌شود.

دانشمندان مدت‌هاست که می‌دانند انرژی در سراسر تاج خورشیدی و باد خورشیدی -حداقل تا حدی- از طریق امواجی حرکت می‌کند که به عنوان «امواج آلفوین»(Alfven waves) شناخته می‌شوند و انرژی را از طریق پلاسما انتقال می‌دهند.

با وجود این نتایج، تا زمانی که پارکر و سولار اوربیتر بیشتر از هر زمان دیگری به خورشید نزدیک‌ نشده باشند، نمی‌توان میزان تکامل و تعامل امواج آلفوین با باد خورشیدی را بین خورشید و زمین اندازه‌گیری کرد. اکنون دانشمندان می‌توانند مستقیما تعیین کنند که چقدر انرژی در نوسانات مغناطیسی و سرعت این امواج در نزدیکی تاج خورشیدی ذخیره می‌شود و انرژی تا چه اندازه کمتر توسط امواج دورتر از خورشید انتقال می‌یابد.

پژوهش جدید نشان می‌دهد که امواج آلفوین، انرژی کافی را برای محاسبه گرمایش و شتاب ثبت‌شده در جریان سریع‌تر باد خورشیدی هنگام دور شدن از خورشید فراهم می‌کنند. این اطلاعات یک بخش مهم از پازلی است که به دانشمندان کمک می‌کند تا فعالیت خورشیدی بین خورشید و زمین را بهتر پیش‌بینی کنند و بفهمند که ستاره‌های مشابه خورشید و بادهای ستاره‌ای در همه جا چگونه عمل می‌کنند.

استوارز توضیح داد: این پژوهش، قدرت استفاده از بررسی‌های ترکیبی چند مأموریت فضایی را برجسته می‌کند. ما در این پژوهش توانستیم از بررسی‌های ترکیبی برای تعیین چگونگی تکامل انرژی باد خورشیدی در فواصل بزرگ به هنگام گسترش آن به فضای میان‌سیاره‌ای استفاده کنیم. در آینده، استفاده از این اندازه‌گیری‌ها برای بررسی بیشتر چگونگی تبدیل انرژی به گرمایش و شتاب باد خورشیدی هیجان‌انگیز خواهد بود.

این پژوهش در مجله «ساینس»(Science) به چاپ رسید.