نهاية اللغز: تحديد المصدر الغامض للرياح الشمسية

كتب – رامز يوسف:

طوال عقود، ظل أصل الرياح الشمسية أحد أكبر الألغاز الشمسية المستعصية على العلماء. وعواصف الشمس هي تيار ثابت من الجسيمات المشحونة التي تتدفق باستمرار من نجمنا.

تؤثر هذه الرياح الشمسية على المجال المغناطيسي للأرض، وتعطل الأقمار الصناعية، وتخلق الشفق القطبي المذهل. والآن، يؤكد بحث جديد أن النفاثات الصغيرة التي لم يلاحظها أحد من قبل تلعب دورًا حاسمًا في إطلاق الرياح الشمسية السريعة والبطيئة.

قدمت مهمة وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) دليلاً على أن هذه النفاثات الصغيرة ولكن القوية تنبعث من جميع أنحاء سطح الشمس، وخاصة في المناطق المظلمة المعروفة باسم الثقوب الإكليلية.

يعيد هذا الكشف تشكيل فهمنا لكيفية ولادة الرياح الشمسية وكيف تنتقل عبر النظام الشمسي.

في عام 2023، توصل العلماء إلى اكتشاف مثير للاهتمام بالقرب من القطب الجنوبي للشمس – تظهر نفاثات قصيرة العمر من داخل الثقوب التاجية. هذه النفاثات، التي تستمر لمدة دقيقة واحدة فقط، تقذف جزيئات مشحونة بسرعات تبلغ حوالي 100 كيلومتر في الثانية.

اشتبه فريق البحث في أن هذه النفاثات ساهمت في الرياح الشمسية لكنهم يفتقرون إلى أدلة شاملة لإثبات دورها.

ومع ذلك، قدمت البيانات الأخيرة دليلاً قاطعًا. من خلال تحليل المزيد من الملاحظات من Solar Orbiter، وجد العلماء أن هذه النفاثات لا تنبعث فقط في أماكن معزولة ولكن من ثقوب تاجية في جميع أنحاء سطح الشمس.

تؤكد أحدث دراسة أن هذه النفاثات تغذي الرياح الشمسية السريعة والبطيئة، وبالتالي حل لغز طويل الأمد في فيزياء الشمس.

الرياح الشمسية: قوة غامضة

كانت الرياح الشمسية موضوعًا للدراسة لفترة طويلة. تتكون من تيار مستمر من الجسيمات المشحونة – معظمها الإلكترونات والبروتونات – التي تهب للخارج من الشمس في جميع الاتجاهات.

تتفاعل هذه الرياح مع الكواكب والأقمار والفضاء بين النجوم. وعلى الأرض، تشكل الرياح المجال المغناطيسي لدينا، وتؤثر على اتصالات الأقمار الصناعية، وتدفع الشفق القطبي الذي نراه بالقرب من القطبين.

يعرف العلماء أن هناك نوعين متميزين من الرياح الشمسية، سريعة وبطيئة. تنشأ الرياح الشمسية السريعة من الثقوب الإكليلية، حيث يمتد المجال المغناطيسي للشمس إلى الخارج في الفضاء السحيق. تسمح هذه المناطق للجسيمات المشحونة بالهروب، ما يخلق تدفقًا قويًا من المواد الشمسية.

ومع ذلك، ظلت الآلية الدقيقة التي تطلق هذه الجسيمات غير واضحة. لسنوات، تساءل الباحثون عما إذا كان النشاط الشمسي على نطاق صغير – مثل النفاثات الصغيرة – يلعب دورًا. حتى الآن، ظل مصدر الرياح الشمسية البطيئة غير معروف.

تتبع مصدر الرياح الشمسية

توفر أحدث النتائج اختراقًا. فحص فريق من العلماء، بقيادة لاكشمي براديب تشيتا في معهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي، البيانات من أدوات التصوير القوية الخاصة بـ Solar Orbiter.

وحدد الخبراء العديد من النفاثات الصغيرة المنبعثة من داخل الثقوب الإكليلية، حتى تلك القريبة من خط استواء الشمس.

من خلال الجمع بين الصور عالية الدقة والقياسات المباشرة لجزيئات الرياح الشمسية والحقول المغناطيسية، نجح الفريق في ربط الرياح الشمسية المكتشفة بالقرب من المركبة الفضائية بهذه النفاثات المحددة.

كانت المفاجأة أن هذه النفاثات لم تكن مرتبطة فقط بالرياح الشمسية السريعة – بل لعبت أيضًا دورًا في إنتاج الرياح الشمسية البطيئة.

هذه المرة الأولى التي يتمكن فيها الباحثون من تأكيد وجود صلة بين النفاثات الصغيرة وكلا النوعين من الرياح الشمسية.

هذا الاكتشاف مهم لأنه يغير طريقة تفكيرنا في تكوين الرياح الشمسية. حتى الآن، اقترحت النظريات أن عمليات مختلفة قد تكون مسؤولة عن أنواع الرياح السريعة والبطيئة.

لكن هذه الدراسة تظهر أن نفس الآلية الأساسية – النفاثات الصغيرة المنبعثة من داخل الثقوب الإكليلية – يمكن أن تطلق كلا النوعين.

إن فهم أصول الرياح الشمسية أمر بالغ الأهمية للتنبؤ بالنشاط الشمسي وتأثيراته على الأرض.

عندما تتفاعل الرياح الشمسية مع المجال المغناطيسي للأرض، يمكن أن تؤدي إلى عواصف جيومغناطيسية. يمكن لهذه العواصف تعطيل شبكات الطاقة، والتداخل مع إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، والتأثير على عمليات الأقمار الصناعية.

من خلال تحديد العمليات التي تؤدي إلى الرياح، يمكن للعلماء تحسين التنبؤ بالطقس الفضائي وتطوير تدابير حماية أفضل للأقمار الصناعية والبنية التحتية الكهربائية.

أصبح البحث الرائد ممكنًا بفضل الأدوات المتطورة على متن المركبة الفضائية سولار أوربيتر، وهي عبارة عن تعاون بين وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة ناسا.

تحمل المركبة الفضائية مجموعة فريدة من الأدوات القادرة على التقاط صور مفصلة لسطح الشمس وقياس الجسيمات المشحونة التي تشكل الرياح الشمسية.

ويسمح اقتراب المركبة الفضائية من الشمس مرتين تقريبًا في العام، للعلماء بجمع بيانات لا تقدر بثمن. فخلال تحليقها في أكتوبر 2022 وأبريل 2023، جمعت المركبة الفضائية معلومات حاسمة أدت إلى هذا الاكتشاف.

يخطط الباحثون الآن لتحليل تحليقات مستقبلية لاكتساب فهم أعمق لهذه النفاثات ودورها في توليد الرياح الشمسية.

نُشرت الدراسة في مجلة Astronomy & Astrophysics.

اقرأ أيضا:

صورة اليوم: مجرة عجوز عقيمة تعود إلى ولادة النجوم