تكشف الانهيارات الجليدية المغناطيسية على الشمس عن المحرك الخفي الذي يعمل على تشغيل التوهجات الشمسية

عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.

كان التوهج الشمسي العملاق على شمسنا مدعومًا بانهيار جليدي من الاضطرابات المغناطيسية الأصغر، مما يوفر أوضح رؤية حتى الآن حول كيفية إطلاق الطاقة من نجمنا في سيل من الضوء فوق البنفسجي عالي الطاقة والأشعة السينية. وقد تم هذا الاكتشاف من قبل وكالة الفضاء الأوروبية (ESA). المدار الشمسي المهمة، وهي تصوير شمس من أقرب من أي مركبة فضائية قبلها.

بعض التوهجات الشمسية يمكن أن تؤدي إلى طرد الكتلة الإكليلية (CMEs) – أعمدة ضخمة من البلازما تنطلق من هالة الشمس إلى الفضاء السحيق. إذا تقاطع مسارها بعيدا عن الشمس أرضموقعها، يمكن أن تؤدي إلى عواصف مغناطيسية أرضية يمكن أن تلحق الضرر بالأقمار الصناعية وشبكات الطاقة وتعطل الاتصالات، وتبهرنا بالألوان الملونة أضواء الشفقي.

كلما تعلمنا أكثر عن كيفية حدوث التوهجات الشمسية، كلما تمكنا من الاستعداد بشكل أفضل للتنبؤ بموعد حدوث التوهج الضار والانبعاث الإكليلي الإكليلي. تمثل الملاحظات الجديدة لـ Solar Orbiter خطوة كبيرة نحو القدرة على القيام بذلك.

وقال ميهو جانفيير، العالم المشارك في مشروع سولار أوربيتر التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، في مقال: “هذه واحدة من أكثر النتائج إثارة التي توصلت إليها شركة سولار أوربيتر حتى الآن”. إفادة. “تكشف ملاحظات Solar Orbiter عن المحرك المركزي للتوهج وتؤكد على الدور الحاسم لآلية إطلاق الطاقة المغناطيسية الشبيهة بالانهيار الجليدي في العمل.”

الوصول إلى قاع التوهجات الشمسية

في 30 سبتمبر 2024، اقتربت المركبة الشمسية “سولار أوربيتر” من مسافة 27 مليون ميل (43.3 مليون كيلومتر) من الشمس، عندما شهدت ثوران بركان من الدرجة المتوسطة. التوهج الشمسي. بفضل أربعة من أدوات Solar Orbiter التي تعمل في انسجام تام لمراقبة التوهج، رأى العلماء، لأول مرة، كيف يمكن لحالات عدم الاستقرار المغناطيسي الصغيرة أن تتراكم لتشكل توهجًا كبيرًا، مثل الانهيار الجليدي على سفح جبل ثلجي ينشأ من اضطراب صغير نسبيًا.

وقال المؤلف الرئيسي للبحث براديب شيتا من معهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي بألمانيا: “كنا محظوظين للغاية بمشاهدة الأحداث السابقة لهذا التوهج الكبير بمثل هذه التفاصيل الجميلة”. “لقد كنا حقًا في المكان المناسب في الوقت المناسب لالتقاط التفاصيل الدقيقة لهذا التوهج.”

التوهجات الشمسية هي نتاج إعادة الاتصال المغناطيسي. يحدث هذا عندما تصبح خطوط المجال المغناطيسي على الشمس، المرتبطة بالبلازما عالية الطاقة، مشدودة ومفاجئة، وتطلق كميات هائلة من الطاقة قبل إعادة ربط خطوط المجال. ومع ذلك، ظلت الأصول الدقيقة للتوهجات الشمسية سرية. هل هي ثوران قوي واحد، أم تراكم لأحداث إعادة الاتصال الأصغر؟ بالنسبة للتوهج الذي حدث في 30 سبتمبر/أيلول على الأقل، وجدت شركة Solar Orbiter الإجابة.

بدءًا من جهاز التصوير بالأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUI)، شهدت Solar Orbiter توليد التوهج على مدار 40 دقيقة. اكتشف EUI تغيرات في البيئة المغناطيسية لهالة الشمس المحلية حتى نقطة ثوران التوهج، والتقط تفاصيل صغيرة تصل إلى بضع مئات من الكيلومترات على نطاقات زمنية أقل من ثانيتين، وهو الوقت المغطى في كل إطار صورة.

وشاهدت المركبة الفضائية خيطًا مقوسًا مصنوعًا من مجالات مغناطيسية متشابكة تحمل البلازما ومتصلة بمنطقة متقاطعة الشكل من النشاط المغناطيسي ومزودة بخطوط مجال مغناطيسي أكثر. وراقبت المنطقة وهي تصبح غير مستقرة على نحو متزايد، وانقطعت خطوط المجال وأعادت الاتصال، مما أدى إلى إطلاق دفقات من الطاقة التي ظهرت كنقاط ضوء ساطعة.

وكانت هذه الانفجارات بداية الانهيار الجليدي. لقد أثاروا سلسلة من ردود الفعل لأحداث إعادة الاتصال القوية بشكل متزايد. وفي مرحلة ما، انفصل الخيط المقوس عن إحدى نقاط تثبيته على الشمس وانطلق إلى الفضاء، متأثرًا بشراسة الشمس. الرياح الشمسية. سرعان ما اكتسبت سلسلة أحداث إعادة الاتصال الأصغر قوة قبل أن تبلغ ذروتها كتوهج من الدرجة المتوسطة.

قال شيتا: “هذه الدقائق التي تسبق التوهج مهمة للغاية، وقد أعطتنا Solar Orbiter نافذة مباشرة على سفح التوهج حيث بدأت عملية الانهيار الجليدي”. “لقد فوجئنا بكيفية تحفيز التوهج الكبير من خلال سلسلة من أحداث إعادة الاتصال الأصغر التي انتشرت بسرعة في المكان والزمان.”

كما رصدت ثلاث أدوات أخرى على متن المركبة الشمسية – SPICE (التصوير الطيفي للبيئة الإكليلية)، وSTIX (مطياف/تلسكوب الأشعة السينية) وPHI (التصوير الاستقطابي والهليوسيزمي) – التوهج، وقياس الأحداث على أعماق مختلفة في جو الشمس، من الغلاف الجوي الخارجي، الإكليل، وصولاً إلى السطح المرئي للشمس، والذي يسمى الغلاف الضوئي. لقد التقطوا موجات من النقط العملاقة من البلازما، التي اكتسبت طاقتها من المجالات المغناطيسية، التي تساقطت من الهالة وصولا إلى الغلاف الضوئي.

وقال شيتا: “لقد رأينا ميزات تشبه الشريط تتحرك بسرعة كبيرة عبر الغلاف الجوي للشمس، حتى قبل الحلقة الرئيسية للتوهج”. “إن هذه التدفقات من نقط البلازما الممطرة هي علامات لترسيب الطاقة، والتي تصبح أقوى وأقوى مع تقدم التوهج. وحتى بعد أن يهدأ التوهج، يستمر المطر لبعض الوقت.”

وبعد أن وصل التوهج إلى ذروة الطاقة، ارتفعت خلالها مستويات الأشعة السينية بشكل كبير، وتسارعت الجسيمات المشحونة إلى ما بين 40 و50 بالمائة من الطاقة. سرعة الضوءبدأت المنطقة المغناطيسية ذات الشكل المتقاطع بالاسترخاء. بردت البلازما، وانخفض انبعاث الجسيمات إلى المستويات الطبيعية. وصف شيتا كيف كان من غير المتوقع تمامًا أن تؤدي عملية الانهيار الجليدي إلى دفع مثل هذه الجسيمات عالية الطاقة.

تم اقتراح نموذج الانهيار الجليدي المتمثل في الاضطرابات الأضعف المتتالية إلى شيء أكثر خطورة لشرح السلوك الجماعي لمئات الآلاف من التوهجات في جميع أنحاء الشمس، ولكن حتى الآن، لم يتم اعتبار أنه يمكن تطبيقه على توهج واحد.

هناك سؤالان مهمان للخروج من هذا. أولاً، هل كل التوهجات الموجودة على الشمس تنتج كانهيار جليدي؟ وقال ديفيد بونتين من جامعة نيوكاسل بأستراليا، والذي كان جزءًا من الفريق الذي قام بتحليل بيانات سولار أوربيتر: “ما لاحظناه يتحدى النظريات الحالية لإطلاق طاقة التوهج”.

ستكون هناك حاجة إلى مزيد من الملاحظات للتوهجات الشمسية لتسليط الضوء على هذا الأمر.

ثانيًا، شمسنا ليست النجم الوحيد الذي لديه توهجات. وهي تثور من جميع النجوم، وبعض الأجسام النجمية، مثل الأقزام الحمراء، لديها مشاعل أقوى بكثير وأكثر تكرارًا من الشمس.

وقال جانفييه: “هناك احتمال مثير للاهتمام وهو ما إذا كانت هذه الآلية تحدث في جميع التوهجات، وعلى النجوم المشتعلة الأخرى”.

تم نشر نتائج ملاحظات Solar Orbiter للتوهج في 30 سبتمبر 2024 في 21 يناير في المجلة. علم الفلك والفيزياء الفلكية.