کشف اسرار خورشید: درک بهتر ذرات پرانرژی برای حفاظت از فضاپیماها

کشف اسرار خورشید: درک بهتر ذرات پرانرژی برای حفاظت از فضاپیماها

خورشید، ستاره‌ای که از زمین آرام و فریبنده به نظر می‌رسد، در واقع یک نیروگاه هسته‌ای عظیم است که بی‌وقفه ذرات پرانرژی را با سرعت‌های سرسام‌آور به فضای میان‌سیاره‌ای پرتاب می‌کند. گروهی از دانشمندان در یک مطالعه پیشگامانه، به بررسی دقیق این ذرات پرانرژی که در شراره‌های خورشیدی و پدیده‌های «خروج جرم از تاج خورشیدی» (CME) جریان دارند، پرداخته‌اند. این پژوهش نه تنها درک ما را از پویایی خورشید عمیق‌تر می‌کند، بلکه راه را برای حفاظت بهتر از فضاپیماها و فضانوردان در برابر تهدیدات فضایی هموار می‌سازد.

ماهیت پدیده‌های خورشیدی و ذرات پرانرژی

«خروج جرم از تاج خورشیدی» (CME) به فوران‌های عظیم باد خورشیدی و میدان‌های مغناطیسی اشاره دارد که از تاج خورشید به فضا منتشر می‌شوند. این پدیده‌ها اغلب با «شراره‌های خورشیدی» همراه هستند و از مناطق فعال خورشید سرچشمه می‌گیرند. الکساندر وارموث، فیزیکدان خورشیدی از موسسه لایبنیتز برای اخترفیزیک پوتسدام (AIP) و پژوهشگر ارشد این مطالعه، تاکید می‌کند که خورشید قدرتمندترین شتاب‌دهنده ذرات در منظومه شمسی است.

«هر یک از این رویدادها، جریان‌هایی از ذرات را با ویژگی‌های بسیار متمایز ارائه می‌دهند که به زادگاه و داستان متفاوتی اشاره دارد.»

وارموث توضیح می‌دهد که دو نوع اصلی از رویدادهای ذرات وجود دارد: رویدادهای تکانه‌ای که در آن‌ها الکترون‌های پرانرژی در فوران‌های شراره‌های خورشیدی با سرعت از سطح خورشید جدا می‌شوند، و رویدادهای تدریجی‌تر که حجم وسیع‌تری از ذرات را در دوره‌های زمانی طولانی‌تر و محدوده زاویه‌ای وسیع‌تر آزاد می‌کنند.

نقش مدارگرد خورشیدی در کشف جزئیات جدید

این گروه پژوهشی با بهره‌گیری از داده‌های «مدارگرد خورشیدی» (Solar Orbiter) متعلق به «آژانس فضایی اروپا» (ESA)، که تا فاصله ۴۲ میلیون کیلومتری خورشید نزدیک می‌شود، توانستند این ذرات را در محل اندازه‌گیری کنند. تمرکز اصلی آن‌ها بر روی «الکترون‌های پرانرژی خورشیدی» (SEEs) بود. در حالی که دوگانگی در این ذرات پیش از این نیز شناخته شده بود، مدارگرد خورشیدی با ارائه انبوهی از داده‌ها از فاصله‌ای بی‌سابقه، جزئیات جدیدی را درباره منشأ دقیق هر نوع از این ذرات آشکار کرد.

وارموث افزود: «ما با استفاده از ابزارهای متعدد و مشاهده بیش از ۳۰۰ رویداد در فواصل مختلف از خورشید، قادر به شناسایی و درک این دو گروه بودیم. همچنین، با نزدیک شدن به ستاره خود توانستیم ذرات را در حالت طبیعی اندازه‌گیری کنیم و بدین ترتیب زمان و مکان دقیق شروع آن‌ها را در خورشید تعیین کنیم.»

این مطالعه که جامع‌ترین تحلیل از این دست تاکنون محسوب می‌شود، ارتباط واضحی بین ذرات در فضا و رویدادهای منبع آن‌ها در خورشید را نشان داد. پژوهشگران توانستند الکترون‌های پرانرژی خورشیدی را در لحظه عبور مدارگرد از میان جریان‌های الکترونی اندازه‌گیری کنند و همزمان با ابزارهای دیگر، آنچه را که در خورشید اتفاق می‌افتاد، مشاهده کنند.

رفتار الکترون‌ها در سفر فضایی

داده‌های جمع‌آوری شده توسط مدارگرد خورشیدی، بینش‌های جدیدی را درباره نحوه رفتار این الکترون‌ها در سفرهایشان به دست آورد. لورا رودریگز-گارسیا، فیزیکدان خورشیدی و از پژوهشگران این پروژه، توضیح داد: «ما به این نتیجه رسیدیم که این امر به نحوه حرکت الکترون‌ها در فضا مربوط می‌شود. این تأخیر در انتشار نیست، بلکه تأخیر در تشخیص است. الکترون‌ها با آشفتگی مواجه می‌شوند و در جهات مختلف پراکنده می‌شوند. بنابراین، ما نمی‌توانیم فوراً آن‌ها را مشاهده کنیم. هرچه فاصله از خورشید دورتر شود، این اثرات بیشتر می‌شوند.»

اهمیت این پژوهش برای آینده فضایی

شناخت بهتر خورشید به دلایل متعددی از جمله کمک به محافظت از فضاپیماها و خدمه آن‌ها ارزشمند است. دانشمندان تاکید می‌کنند که این دانش در آینده به محافظت از سایر فضاپیماها کمک خواهد کرد. با این مطالعه، درک ما از ذرات پرانرژی خورشید که فضانوردان و ماهواره‌ها را تهدید می‌کنند، بهبود می‌یابد. هدف اصلی مدارگرد خورشیدی ارائه چنین بینش‌هایی بوده و انتظار می‌رود که سال‌ها به روشن کردن اسرار خورشیدی ادامه دهد. این مطالعه مهم در مجله Astronomy & Astrophysics منتشر شده است.