چرا تاج خورشید اینقدر داغ است؟ نگاهی به فرضیات مختلف

دمای تاج خورشید حداقل ۱۰۰ برابر گرمتر از سطح خورشید است، علیرغم اینکه تاج بسیار کم حجم تر بوده و همچنین میلیون ها مایل از سطح خورشید فاصله دارد. اما چرا این است؟ اکنون، مطالعه‌ای که اخیراً در مجله Astrophysical منتشر شده است، می‌تواند یک فرضیه قدیمی در مورد فرآیندهای مسئول گرمای شدید تاج را حذف کند، که می‌تواند به درک بهتر فرآیندهای داخلی خورشید به آنها کمک کند. این مطالعه این پتانسیل را دارد که به دانشمندان کمک کند تا بینش بیشتری در مورد شکل‌گیری و تکامل خورشید ما به دست آورند، که می‌تواند به درک بهتر ستارگان در سراسر جهان نیز منجر شود.

برای این مطالعه، محققان داده‌های ۱۴ دور اول انجام‌شده توسط کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا به دور خورشید را با هدف تعیین اینکه چگونه میدان مغناطیسی باعث خمیدگی‌های S شکل می‌شود، که اغلب به دلیل رفتارشان در ایجاد معکوس‌های ناگهانی در چرخش‌های مغناطیسی نامیده می‌شود، تجزیه و تحلیل کردند. جهت میدان مغناطیسی هدف از این مطالعه تعیین منبع سوئیچ‌بک‌ها، که به ذخیره انرژی از میدان مغناطیسی معروف است، برای درک بهتر چگونگی گرم کردن بالقوه تاج و باد خورشیدی بود.

دکتر مجتبی اخوان تفتی، دستیار پژوهشگر در زمینه علوم و مهندسی اقلیم و فضا در دانشگاه میشیگان می‌گوید: این انرژی باید به جایی هدایت شود و می‌تواند به گرم کردن کرونا و تسریع باد خورشیدی کمک کند. او همچنین نویسنده اصلی این مطالعه است.

بحث در مورد منشا سوئیچ بک ها برای مدتی در جامعه علمی مورد مناقشه بوده است، و دانشمندان در حال حاضر از دو فرضیه بالقوه طرفداری می کنند: سوئیچ بک ها از خم شدن میدان مغناطیسی ناشی از فعالیت شدید باد خورشیدی که پس از تاج خورشیدی رخ می دهد، منشاء می گیرند و دیگری. منشا آن از سطح خورشید است.

نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که سوئیچ‌بک‌ها از سطح خورشید منشأ نمی‌گیرند، که محققان دلیل آن را کمبود تعداد سوئیچ‌بک‌ها در داخل تاج می‌دانند. در مقابل، اگر سطح خورشید مبدأ بازگشت‌ها باشد، فرض بر این است که اعداد برگشتی در داخل تاج بسیار بیشتر خواهد بود. بنابراین، نتایج این مطالعه یکی از دو فرضیه رقیب در مورد منشاء سوئیچ‌بک‌ها در خورشید را حذف می‌کند.

دکتر اخوان تفتی گفت: «نظریه ما می‌تواند شکاف بین دو مکتب فکری را در مورد مکانیسم‌های تولید سوئیچ‌بک S شکل پر کند.» در حالی که آنها باید در خارج از تاج تشکیل شوند، ممکن است یک مکانیسم ماشه ای در داخل تاج وجود داشته باشد که باعث ایجاد سوئیچ بک در باد خورشیدی می شود.

او این را با این جمله دنبال می‌کند: «مکانیسم‌هایی که باعث تشکیل سوئیچ‌بک‌ها می‌شوند و خود سوئیچ‌بک‌ها می‌توانند هم تاج و هم باد خورشیدی را گرم کنند.»

مطالعه معکوس میدان مغناطیسی خورشید به دهه ۱۹۷۰ برمی گردد، زمانی که دو فضاپیمای آلمانی-آمریکایی هلیوس، با نام های هلیوس-۱ و هلیوس-۲، این رفتار معکوس را مشاهده کردند، زمانی که هلیوس-۲ کمی بیش از ۴۳.۴۳۲ میلیون کیلومتر (۲۶.۹۹ میلیون مایل) را طی کرد. خورشید با Helios-1 که ۳ میلیون کیلومتر (۱.۹ میلیون مایل) پشت آن قرار دارد. این رکورد فاصله توسط کاوشگر خورشیدی پارکر در اکتبر ۲۰۱۸ شکسته شد و از آن زمان به فاصله 7.۲۶ میلیون کیلومتری (۴.۵۱ میلیون مایل) از خورشید دست یافته است که در سپتامبر ۲۰۲۳ انجام شد.

پس از مأموریت هلیوس، اولین مشاهدات سوئیچ‌بک توسط کاوشگر ناسا/ای‌اس‌ای Ulysses انجام شد که مناطق قطبی جنوبی و شمالی خورشید را به ترتیب در سال‌های ۱۹۹۴ و ۱۹۹۵ مورد مطالعه قرار داد. اخیراً، بقایای جابجایی‌ها توسط مدارگرد خورشیدی ESA/NASA در سپتامبر ۲۰۲۰ مشاهده شد، زمانی که فضاپیما کمی بیش از ۱۴۶ میلیون کیلومتر (۹۱ میلیون مایل) از خورشید فاصله داشت.

همانطور که اشاره شد، کشف منشا سوئیچ‌بک‌ها می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا فرآیندهای داخلی خورشید و به‌ویژه رفتار باد خورشیدی را درک کنند، که به آب و هوای فضا کمک می‌کند و می‌تواند به ماهواره‌های در حال گردش و ایستگاه‌های زمینی الکترونیکی روی زمین آسیب‌های زیادی وارد کند.

دانشمندان در سال‌ها و دهه‌های آینده چه اکتشافات جدیدی در مورد منشأ بازگشت به خورشید خواهند داشت؟ فقط زمان مشخص خواهد کرد و به همین دلیل است که ما علم داریم!