مدارگرد خورشیدی اروپا: رازگشایی از شتاب‌دهنده ذرات خورشیدی

رازگشایی از شتاب‌دهنده ذرات خورشیدی: مدارگرد اروپا منشأ الکترون‌های پرانرژی را آشکار می‌کند

خورشید، ستاره‌ای که از دیدگاه زمینی آرام و بی‌خطر به نظر می‌رسد، در واقع یک گردباد اتمی عظیم است که بی‌وقفه ذرات پرانرژی را با سرعت‌های سرسام‌آور به فضای بین‌سیاره‌ای پرتاب می‌کند. این ستاره سوزان، قدرتمندترین شتاب‌دهنده ذرات در منظومه شمسی محسوب می‌شود و اکنون، پژوهش‌های جدید با استفاده از داده‌های بی‌سابقه مدارگرد خورشیدی آژانس فضایی اروپا، جزئیات شگفت‌انگیزی را درباره منشأ و رفتار این ذرات آشکار کرده است.

خورشید: شتاب‌دهنده‌ای بی‌نظیر در منظومه شمسی

گروهی از پژوهشگران در مقاله‌ای که به بررسی ذرات پرانرژی منتشرشده در شعله‌های خورشیدی و خروج جرم از تاج خورشیدی (CMEs) می‌پردازد، تأکید کرده‌اند که خورشید، پرانرژی‌ترین شتاب‌دهنده ذرات در منظومه شمسی است. الکساندر وارموت، سرپرست این پژوهش و دانشمند هلیوفیزیک در مؤسسه اخترفیزیک لایبنیتس پوتسدام آلمان، توضیح می‌دهد که هر یک از این رویدادها، جریان‌های ذراتی با ویژگی‌های کاملاً متمایز را منتشر می‌کنند که نشان‌دهنده منشأ و تاریخچه متفاوت آن‌هاست.

دو نوع رویداد ذرات پرانرژی

وارموت به وجود دو دسته اصلی از رویدادهای ذرات اشاره می‌کند:

• رویدادهای ذرات تکانشی: در این رویدادها، الکترون‌های پرانرژی در انفجارهای ناگهانی از طریق شعله‌های خورشیدی به فضا پرتاب می‌شوند.
• رویدادهای تدریجی: این رویدادها با فوران‌های تاجی گسترده‌تر مرتبط هستند و ذرات را در بازه‌های زمانی طولانی‌تر و در محدوده‌های زاویه‌ای وسیع‌تر آزاد می‌کنند.

مدارگرد خورشیدی: پنجره‌ای به قلب خورشید

پژوهشگران برای بررسی این پدیده، از داده‌های مأموریت مدارگرد خورشیدی آژانس فضایی اروپا بهره بردند. این مدارگرد که تا فاصله ۴۲ میلیون کیلومتری خورشید پیش می‌رود، ذرات را در محل اندازه‌گیری کرده و به‌ویژه بر روی الکترون‌های پرانرژی خورشیدی (SEEs) تمرکز کرده است.

اگرچه دوگانگی این الکترون‌ها پیش از این شناخته شده بود، اما مدارگرد خورشیدی با ارائه حجم بی‌سابقه‌ای از داده‌ها از فاصله‌ای نزدیک، جزئیات جدیدی درباره منشأ دقیق هر نوع از این ذرات آشکار کرد. وارموت توضیح می‌دهد: «ما تنها با رصد صدها رویداد در فاصله‌های مختلف از خورشید و با استفاده از چندین ابزار توانستیم این دو گروه را شناسایی و درک کنیم؛ این کاری است که فقط مدارگرد خورشیدی قادر به انجام آن است.»

وی می‌افزاید: «با نزدیک‌شدن به خورشید، توانستیم ذرات را در حالت اولیه آن‌ها اندازه‌گیری کنیم و در نتیجه، زمان و مکان شروع حرکت آن‌ها در این ستاره را به دقت تعیین کنیم.»

جامع‌ترین تحلیل تاکنون

این مطالعه بر اساس مشاهدات بیش از ۳۰۰ رویداد الکترون پرانرژی بین سال‌های ۲۰۲۰ تا ۲۰۲۲ میلادی انجام شده که جامع‌ترین تحلیل در این زمینه تاکنون محسوب می‌شود. فردریک شولر، یکی دیگر از پژوهشگران این گروه، می‌گوید: «این اولین‌بار است که ما به‌وضوح این ارتباط بین ذرات در فضا و رویدادهای منشأ آن‌ها در خورشید را مشاهده می‌کنیم.»

مدار بیضوی این کاوشگر، داده‌هایی از رویدادها در فاصله‌های مختلف از خورشید ارائه داده که بینشی جدید درباره رفتار این الکترون‌ها در سفرشان به دست داده است. این شامل توضیح احتمالی برای تأخیرهای گیج‌کننده بین نشانه‌های بصری شعله‌های خورشیدی و انفجارهای رادیویی، و انتشار متعاقب الکترون‌های پرانرژی به فضا است.

تأخیر در تشخیص، نه انتشار

لورا رودریگز گارسیا، یکی دیگر از پژوهشگران، توضیح می‌دهد که این تأخیر به چگونگی سفر الکترون‌ها در فضا مربوط می‌شود: «این تأخیر در انتشار نیست، بلکه تأخیر در تشخیص است. الکترون‌ها با تلاطم روبه‌رو و در جهات مختلف پراکنده می‌شوند؛ بنابراین ما بلافاصله متوجه آن‌ها نمی‌شویم. این اثرات با دور شدن از خورشید افزایش می‌یابند.»

پژوهشگران خاطرنشان می‌کنند که این کاوشگر برای تولید چنین بینش‌هایی طراحی شده و باید در سال‌های آینده نیز به افشای اسرار خورشیدی ادامه دهد.

حفاظت از فضاپیماها و فضانوردان

دانیل مولر، دانشمند طرح مدارگرد خورشیدی در آژانس فضایی اروپا، می‌گوید: «به لطف مدارگرد خورشیدی، داریم خورشید را بهتر از همیشه می‌شناسیم. این آشنایی به دلایل زیادی، از جمله قابلیت آن برای کمک به محافظت از فضاپیماها و خدمه آن‌ها، ارزشمند است.»

وی افزود: «داده‌هایی که از مدارگرد خورشیدی به‌دست می‌آید، با کمک به فهم بهتر ذرات پرانرژی تهدیدکننده فضانوردان و ماهواره‌ها، به محافظت از سایر فضاپیماها در آینده کمک خواهد کرد.»