برای نخستین بار یک ساخته بشر خورشید را لمس کرد - وبلاگ پریها

کاوشگر خورشیدی پارکر (Parker) ناسا در 28 آوریل 2021 (8 اردیبهشت) ساعت 03:33 منطقه زمانی شرقی (12:03 به وقت تهران) به جو گسترده خورشید، معروف به تاج رسید و پنج ساعت را در آنجا سپری کرد. این نخستین فضاپیمایی است که وارد مرزهای بیرونی خورشید ما می شود.

این نتایج که در نشریه فیزیکال ریویو لترز (Physical Review Letters) منتشر شده است، 14 دسامبر (23 آذر) در یک کنفرانس مطبوعاتی در نشست پاییزی اتحادیه ژئوفیزیک آمریکا 2021 اعلام شد. این مأموریت به وسیله آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز (JHU/APL) راهنمایی می شود.

جاستین سی کسپر (Justin C. Kasper) نویسنده ارشد این مطالعه و استاد دانشگاه میشیگان گفت: این نشان دهنده دستیابی به هدف اولیه مأموریت پارکر و یک دوره تازه برای درک فیزیک تاج خورشیدی است.

در این رویداد تاریخی، کاوشگر نخستین مشاهدات مستقیم را از آنچه که در جو خورشید نهفته است انجام داد و پدیده هایی را که قبلا فقط تخمین زده شده بود، از نزدیک میزان گیری کرد. لبه بیرونی خورشید از سطح بحرانی آلفوِن (Alfvén) شروع می شود: نقطه ای که در زیر آن خورشید و نیروهای گرانشی و مغناطیسی آن، مستقیما باد خورشیدی را کنترل می نمایند. بسیاری از دانشمندان معتقدند که وارونگی های ناگهانی در میدان مغناطیسی خورشید که با نام سوییچ بک (Switchback) شناخته می شوند، از این ناحیه پدید می آیند.

کسپر گفت: ایده فرستادن فضاپیما به جو مغناطیسی خورشید، به میزان ای نزدیک که انرژی مغناطیسی بیشتر از انرژی جنبشی و انرژی گرمایی یون و الکترون باشد، به سال های دور بازمی شود.

انتها در سال 2018، ناسا کاوشگر خورشیدی پارکر را با هدف رسیدن به تاج خورشید و نخستین بازدید بشر از یک ستاره پرتاب کرد. پس از رکوردشکنی های قابل توجهی که پارکر انجام داد، در آوریل گذشته، کاوشگر 5 ساعت را زیر سطح بحرانی آلفون در تماس مستقیم با پلاسمای خورشید سپری کرد.

در زیر این سطح، فشار و انرژی میدان مغناطیسی خورشید، از فشار و انرژی ذرات قوی تر بود. فضاپیما در طول دیدار نزدیک خود سه بار از بالا و زیر سطح آلفون گذشت. بدین ترتیب این نخستین بار است که یک فضاپیما وارد تاج خورشیدی شده و جو خورشید را لمس می نماید.

در کمال تعجب، پژوهشگران دریافتند که سطح بحرانی آلفون چروکیده است. داده های تهیه شده به وسیله پارکر نشان می دهد که بزرگ ترین و دورترین چین وچروک سطح به وسیله یک شبه جریان ایجاد شده است. یک ساختار مغناطیسی بزرگ با عرض بیش از 40 درجه که در درونی ترین بخش قابل مشاهده خورشید وجود دارد. هم اکنون اما مشخص نیست که چرا یک شبه جریان می تواند سطح بحرانی آلفون را از خورشید دور کند.

دانشمندان بعلاوه متوجه سوییچ بک های بسیار کمتری در زیر سطح بحرانی آلفون نسبت به بالای آن شدند. این یافته می تواند به این معنا باشد که سوییچ بک ها (جابه جایی میدان مغناطیسی) در تاج خورشید شکل نمی گیرند. نرخ های پایین اتصال مجدد میدان مغناطیسی در سطح خورشید به طور متناوب می تواند جرم کمتری را به جریان مشاهده شده باد خورشیدی پمپاژ کند و منجر به سوییچ بک های کمتری شود.

این کاوشگر بعلاوه شواهدی مبنی بر افزایش توان بالقوه در داخل تاج ثبت کرد که ممکن است به فیزیک ناشناخته ای اشاره کند که بر گرمایش و اتلاف انرژی اثر می گذارد.

نور ای. رئوفی (Nour E. Raouafi) اخترفزیکیدان و دانشمند پروژه کاوشگر خورشیدی پارکر گفت: ما دهه ها خورشید و تاج آن را رصد می کنیم و می دانیم که در آنجا فیزیک چالبی برای داغ کردن و شتاب بخشیدن به پلاسمای خورشیدی در جریان است.

او اضافه نمود: با این وجود نمی توانیم دقیقا بگوییم که این فیزیک چیست. با کاوشگر خورشیدی پارکر که اکنون به سمت تاج تحت تسلط مغناطیس خورشید پرواز می نماید، ما اطلاعات مورد انتظار را درباره عملکرد درونی این منطقه اسرارآمیز کسب خواهیم کرد.

این مشاهدات طی هشتمین دیدار نزدیک کاوشگر پارکر با خورشید انجام شد. همه داده ها در آرشیو PSP ناسا به صورت عمومی دردسترس هستند. چندین مطالعه قبلی هم پیش بینی می کردند که این کاوشگر برای نخستین بار در سال 2021 از مرزهای داخلی خورشیدی عبور کند.

کاوشگر خورشیدی پارکر که سریع ترین شیء ساخته شده به وسیله انسان است، از زمان پرتاب خود به اکتشافات تازه ای از جمله درباره انفجارهایی که آب وهوای فضایی را ایجاد می نمایند و یا خطرات گردوغبار فضایی بسیار سریع دست یافته است.

یافته های تازه نشان می دهد که مشاهدات مستقیم به وسیله فضاپیماها می تواند در خصوص فیزیک گرمایش تاج و شکل گیری باد خورشیدی اطلاعات تازه ای را ارائه دهد. پارکر پس از رسیدن به هدف خود برای لمس خورشید، اکنون میخواهد حتی به نقاط عمیق تر جو برود و برای مدت طولانی تری در آن باقی بماند.

به گفته گری زانک پژوهشگر مشترک ابزار SWEAP و عضو آموزشگاه ملی علوم به سختی می توان درباره اهمیت این رویداد و مشاهدات اجرا شده به وسیله کاوشگر پارکر اغراق کرد. برای بیش از 50 سال از شروع عصر فضا، جامعه هلیوسفری با این مشکل بی پاسخ دست وپنجه نرم می نماید که چگونه تاج خورشیدی تا بیش از 1 میلیون درجه گرم می شود تا باد خورشیدی را به حرکت درآورد.

او اعلام نمود: اکنون اولین میزان گیری های باد خورشیدی زیر-آلفونی، ممکن است بزرگ ترین گام برای درک فیزیک پشت شتاب گرفتن باد خورشیدی از زمان مشخص مدل شکل گیری پارکر باشد. این رویداد همان چیزی است که بسیاری از فیزیکدانان خورشیدی در بیشتر دوران کاری خود رویای آن را داشته اند.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از ورود کاوشگر خورشیدی پارکر به جو خورشید

Credit: NASA/Johns Hopkins APL/Naval Research Laboratory

منبع: Phys.Org