فروان‌های پلاسما؛ کلید حل معمای دیرپای خورشید

احسان سنایی ـ از سطح تا تاج خورشید (و یا به‌عبارتی جو آن)، دما به‌ناگاه از چندهزار درجه‌ی سلسیوس، سر به چندین میلیون درجه می‌گذارد. چرا؟ این، پرسشی‌ست که بیش از نیم‌قرن هیچ‌کس پاسخی روشن بدان نداده بود. حال، به‌گفته‌ی پژوهش‌گران، دست‌کم بخشی از علت این رشد ناگهانی دما را باید در فوران‌هایی از پلاسما جست که ریشه در سطح خورشید دارند.

«راب راتن» (Rob Rutten)؛ از متخصصین فیزیک خورشیدی، در دانشگاه اوترچت هلند، که در این پژوهش شرکت نجسته، می‌گوید: «این، کشف بزرگی در راه حل معمای دمای بالای تاج خورشید است. این فوران‌ها، همانند تیرهایی هوایی عمل می‌کنند که در پیشاپیش خود، جبهه‌ای گرم از گازهای تاجی را به‌وجود می‌آورند». نظریه‌پردازان، طی سالیان دراز علل مختلفی را برای توجیه دمای بالای تاج خورشید ارائه داده بودند. طبق یکی از این انگاره‌ها، جنبش‌های شدید درون خورشید، خطوط مغناطیسی این ستاره را به لرزش در می‌آورند و همین امر، موجب ارسال امواج شوکی به‌سمت جو و درنتیجه رهاسازی انرژی‌شان به‌شکل گرما می‌شود. ادعایی دیگر، از پیچ و تاب خوردن خطوط مغناطیسی تا حد انقطاع، و شتاب‌بخشی به حرکت گازهای جوی که به گرم شدن‌شان می‌انجامد؛ در توجیه دلیل این رشد چشم‌گیر دمایی سخن به میان می‌آورند. با این‌حال، تاکنون شواهد رصدیِ زیادی که بتواند هریک از این دو فرضیه را پشتیبانی کند، وجود نداشته است.

فوران‌های پلاسمایی هم پیش‌تر از جمله مکانسیم‌های گرمابخشی به تاج خورشیدی درنظرگرفته می‌شدند. این فوران‌ها، مسافتی چندصد کیلومتری؛ از لایه‌ی «کروموسفر» (فام‌سپهر)، تا ورای سطح خورشید و نهایتاً جو خورشید را می‌پیمایند. پیش‌تر، رصدهای نه‌چندان دقیق از این فوران‌ها حاکی از تشابه دمایشان با محیط کروموسفر (در حدود چندین‌هزار درجه) بود و طبیعتاً چنین دمایی برای گرمابخشی به تاج خورشید، کفایت نمی‌کرد.

با این حال، در مقاله‌ای که امروز در نشریه‌ی علمی Science انتشار یافته؛ «بارت دو پونتیو» (Bart de Pontietu) از آزمایشگاه خورشیدشناسی و اخترفیزیک «لاکید مارتین» در «پالو آلتو»ی کالیفرنیا و همکاران‌اش، نشان داده‌اند که بخش اعظمی از پلاسمایی که ساختار این فوران‌ها را شکل داده؛ در حین گذراندن مسیرش از کروموسفر تا تاج خورشیدی، به‌میزان چندین‌هزار دمایش افزایش می‌یابد و دمای بخش‌هایی کوچک از آن نیز حتی به چندین‌میلیون درجه می‌رسد. پژوهش‌گران، با تکیه بر دوره‌ی تناوب و شدت این فوران‌ها، برآورد کرده‌اند که آنها، گرمای کافی برای ابقای دمای تاج را به همراه خود دارند. دو پونتیو می‌گوید: «ما نمی‌گوییم این تنها مکانیسمی‌ست که تاج خورشیدی را گرم می‌کند؛ بلکه این پدیده‌ها (یعنی فوران‌های پلاسمایی)، توجه بیشتری را به‌خود جلب می‌کنند».

کلیدِ این کشف دو پونتیو و همکاران‌اش، در ابزار‌هایی بود که در این پژوهش از آن استفاده برده بودند: تلسکوپ فضایی «هینوده» متعلق به ژاپن؛ و «رصدخانه‌ی دینامیک‌های خورشیدی» (SDO)، متعلق به ناسا. هینوده نشان داد که این فوران‌ها در ابتدای تشکیل‌شان دمای نسبتاً کمی دارند؛ اما SDO، از دماهای بالاتر همان فوران‌ها در مسیر حرکت‌شان به‌سوی تاج خورشیدی خبر داد (ویدئو). SDO همچنین افزایش درخشش تاج را حین بمباران‌اش توسط این فوران‌ها به‌ثبت رساند (ویدئو).

مابقی ِ خورشیدشناسان، بر اهمیت کار ِ گروه دو پونتیو متفق‌اند؛ اما معتقدند که با این‌حال، این هم پاسخی نهایی به راز دیرپای تاج خورشیدی محسوب نمی‌شود. «جیمز کیلمچوک» (James Klimchuk) از مرکز پرتاب‌های فضایی گادرد ناسا در گرین‌بلت مریلند؛ می‌گوید که خودش اقدام به انجام محاسبات اولیه‌ای کرده که نشان می‌دهند این فوران‌ها، فقط مسئول بخشی از رشد دمای خورشید در منطقه‌ی تاج‌ به‌شمار می‌روند. وی در ادامه می‌افزاید: «رصدهای جدید، هیجان‌انگیزند؛ اما هیئت منصفه‌مان هنوز بر سر اهمیت این فوران‌ها به نتیجه‌ای نرسیده». «مایک وتلند» (Mike Wheatland)؛ از مؤسسه‌ی اخترشناسی سیدنی در استرالیا نیز معتقد است که سازوکار اصلی افزایش دمای تاج هنوز هم نامشخص است. او می‌گوید: «همان‌گونه‌ که پژوهش‌گران هم گفته‌اند؛ برآوردِ میزان انرژی ذخیره‌شده طی اتفاقاتی که رصد شده‌، [برای گرمابخشی به تاج] کفایت می‌کند؛ اما وقوع چنین اتفاقاتی در این منطقه از خورشید، بیشتر به‌شکل پراکنده و محلی‌ست؛ حال‌آنکه گرم‌سازیِ تاج، اساساً مستلزم وقوع همه‌جانبه‌ی این رخدادهاست».

هنوز هیچ نظریه‌ای که بتواند نحوه‌ی ایجاد این فوران‌ها یا رشد دمایشان حین صعود از کروموسفر خورشید را توجیه کند، ارائه نگردیده است. دو پونتیو گمان می‌کند این رخدادها، احتمالاً ریشه در آشفتگی‌های مغناطیسی خورشید دارند؛ همان‌گونه که نظریاتِ پیشین هم این احتمال را مطرح کرده‌ بودند. او می‌گوید: «[این فوران‌ها] بایستی به‌هنگام صعودشان، رفته‌رفته متمرکزتر شوند». مأموریت‌های فضایی دیگری نظیر IRIS، متعلق به ناسا که بناست در سال آینده به فضا پرتاب شود؛ احتمالاً این پرسش را پاسخ خواهد گفت.
«هری ورن» (Harry Warren)؛ از آزمایشگاه پژوهشی نیروی دریایی ایالات متحده در واشنگتن، می‌گوید: «به‌نظر من حل نهایی راز تاج خورشید، زمانی میسر می‌شود که بتوانیم رصدهایمان را با مدل‌سازی‌های دقیق فیزیکی تطابق دهیم».

منبع: nature

توضیح تصویر:

– تصویری تلفیقی از خورشید در طول موج‌های متفاوت که نشانگر مناطق مغناطیسی فعال در سطح این ستاره است. عکس از رصدخانه‌ی فضایی SDO / بارت دو پونتیو