ناسا نزدیک‌ترین تصاویر تاریخ از خورشید را منتشر کرد: رازهای باد خورشیدی فاش شد

باد خورشیدی: جریانی قدرتمند از ذرات

باد خورشیدی، جریانی پیوسته از ذرات باردار، عمدتاً پروتون و الکترون، است که از جو بیرونی خورشید، موسوم به تاج خورشیدی، منتشر می‌شود. این سیل عظیم ماده با سرعتی بیش از ۱٫۶ میلیون کیلومتر در ساعت در منظومه شمسی حرکت می‌کند و در ترکیب با میدان‌های مغناطیسی و مواد پرتاب‌شده از خورشید، پدیده‌هایی نظیر شفق‌های قطبی، فرسایش جو سیاره‌ها و ایجاد جریان‌های الکتریکی را موجب می‌شود که می‌توانند به شبکه‌های برق در زمین آسیب برسانند.

درک و پیش‌بینی هواشناسی فضایی برای حفاظت از فضانوردان و فضاپیماها و همچنین کاهش اختلالاتی که فعالیت‌های شدید خورشیدی ممکن است در زیرساخت‌های زمینی ایجاد کند، از اهمیت حیاتی برخوردار است.

کاوشگر پارکر: پیشگام در نفوذ به تاج خورشیدی

کاوشگر خورشیدی پارکر که در سال ۲۰۱۸ پرتاب شد، نخستین فضاپیمایی است که توانست وارد تاج خورشیدی شود. این فضاپیمای رباتیک مجهز به مجموعه‌ای از ابزارهای علمی از جمله تصویربردار میدان باز (WISPR) و آشکارساز ذرات باد خورشیدی (SWEAP) است. پارکر به‌گونه‌ای طراحی شده تا گرما و تشعشعات شدید را تاب بیاورد و داده‌های دقیقی از خورشید و محیط نزدیک آن برای پژوهشگران روی زمین ارسال کند.

در گذر نزدیک رکوردشکنانه‌ی پارکر از خورشید در ۲۴ دسامبر سال گذشته، تصاویری ثبت شد که رفتار باد خورشیدی را اندکی پس از خروج از تاج خورشید نشان می‌دهند. مهم‌تر از آن، این تصاویر برخوردهایی را میان حباب‌های غیرقابل‌پیش‌بینی پلاسما و میدان‌های مغناطیسی، موسوم به پرتاب جرم تاج خورشیدی (CME)، ثبت کرده‌اند.

آنجلس وورلیداس، دانشمند مسئول ابزار WISPR در آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جانز هاپکینز، اظهار داشت: «در تصاویر دریافتی، اساساً داریم می‌بینیم که CME-ها روی هم انباشته می‌شوند. ما از این داده‌ها برای درک نحوه‌ی ادغام CME-ها با یکدیگر استفاده می‌کنیم که این موضوع برای مطالعه‌ی هواشناسی فضایی اهمیت دارد.»

انواع باد خورشیدی و منشأ آن‌ها

دو نوع اصلی باد خورشیدی وجود دارد:

• باد خورشیدی سریع: با سرعتی تا ۸۰۰ کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کند و جریانی نسبتاً یکنواخت از ماده را ایجاد می‌کند.
• باد خورشیدی کند: چگال‌تر و غیرقابل‌پیش‌بینی‌تر است و به‌جای جریان پیوسته، به‌صورت تندبادهایی متناوب می‌وزد.

در اطراف زمین، معمولاً بادهای خورشیدی را بیشتر به‌صورت نسیمی نسبتاً یکنواخت تجربه می‌کنیم؛ اما داده‌های قبلی کاوشگر پارکر نشان دادند که هر چقدر به خورشید نزدیک‌تر می‌شویم، این تندبادها شدت می‌گیرند و با آشفتگی‌های بیشتری همراه‌اند؛ برای مثال می‌توان به میدان‌های مغناطیسی زیگزاگی به نام «وارونگی‌های ناگهانی» اشاره کرد که در فاصله‌ی حدود ۲۳٫۶ میلیون کیلومتری از سطح خورشید شناسایی شده‌اند.

وارونگی‌های ناگهانی احتمالاً از قیف‌های مغناطیسی منشأ می‌گیرند که توسط لکه‌های قابل مشاهده روی سطح خورشید ایجاد می‌شوند. در سال ۲۰۲۴، دانشمندان اعلام کردند که باد خورشیدی سریع تا حدی از طریق همین پدیده تغذیه می‌شود. بااین‌حال، باد خورشیدی کند که چگال‌تر و متغیرتر است، همچنان رازآلود باقی مانده بود.

نور روافی، دانشمند پروژه کاوشگر خورشیدی پارکر از آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جانز هاپکینز، بیان کرد: «پرسش بزرگ این بود: باد خورشیدی چگونه تولید می‌شود و چطور می‌تواند از کشش گرانشی عظیم خورشید فرار کند؟ درک این جریان پیوسته‌ی ذرات، به خصوص با توجه به تنوع ویژگی‌های این جریان‌ها چالشی بزرگ است؛ اما با کاوشگر خورشیدی پارکر، بیش از هر زمان دیگری به کشف منشأ آن‌ها و چگونگی تکاملشان نزدیک شده‌ایم.»

مشاهدات قبلی حاکی از آن بود که احتمالاً دو نوع باد خورشیدی کند وجود دارد: آلفوِنی که شامل وارونگی‌های مغناطیسی کوچک است و غیرآلفوِنی که این ویژگی را ندارد. کاوشگر پارکر در آخرین گذر خود سرانجام توانست این فرضیه‌ی دیرینه را تأیید کند. همچنین، تصاویر دقیق جدید درک دانشمندان از منشأ این پدیده‌های متمایز را بهبود داده‌اند: باد آلفونی احتمالاً از حفره‌های تاجی در مناطق سردتر تاج خورشید می‌آید، در حالی‌که بادهای غیرآلفونی ممکن است از حلقه‌های مغناطیسی داغ به نام جریان‌های کلاه‌خودی آزاد شوند.

کاوشگر پارکر به جمع‌آوری داده ادامه خواهد داد و انتظار می‌رود در ۱۵ سپتامبر بار دیگر به نقطه‌ی حضیض مداری خود، یعنی نزدیک‌ترین فاصله‌اش به سطح خورشید، برسد.