اسرار باد خورشیدی | از کجا و چگونه انرژی می‌گیرد؟

 یکی از معماهای دیرینه در فیزیک خورشیدی کشف منبع انرژی است که باد خورشیدی را گرم می‌کند و شتاب می‌دهد؛ جریانی از ذرات باردار که توسط خورشید به بیرون پرتاب می‌شود. آگاهی از ابهامات در مورد دینامیک باد خورشیدی پیامدهای گسترده‌تری برای درک پدیده‌های ستاره‌ای در سراسر کهکشان دارد.

از دهه ۱۹۶۰، اخترشناسان درباره اینکه چگونه «باد خورشیدی» مافوق صوت خورشید - جریانی از ذرات پرانرژی که به سمت منظومه شمسی می ریزند - پس از ترک خورشید همچنان به انرژی خود ادامه می دهند، متعجب بودند.
اکنون همسویی دو فضاپیما، یکی از ناسا و دیگری ماموریت مشترک ESA (آژانس فضایی اروپا) /ناسا، ممکن است پاسخی برای آن داشته باشد. این کشف یک بینش حیاتی ارائه می دهد که می تواند به دانشمندان کمک کند تا پیش بینی های مربوط به فعالیت خورشیدی را که بر فضای بین خورشید و زمین تأثیر می گذارد، بهبود بخشند.

کشف قدرت سوئیچ بک های مغناطیسی

در مقاله‌ای که اخیراً در ژورنال Science منتشر شده است، محققان شواهد قانع‌کننده‌ای ارائه می‌کنند که نشان می‌دهد سریع‌ترین بادهای خورشیدی توسط «سوئیچ‌بک‌های» مغناطیسی، پیچ‌خوردگی‌های بزرگ در میدان مغناطیسی خورشید، نیرو می‌گیرند.

ییمی ریورا، یکی از افرادی که در این زمینه مطالعه می‌کند می‌گوید: مطالعه ما به یک سوال بزرگ در مورد چگونگی انرژی‌دهی باد خورشیدی می‌پردازد و به ما کمک می‌کند متوجه شویم خورشید چگونه بر محیط خود و در نهایت زمین تأثیر می‌گذارد. اگر این فرآیند در ستاره محلی ما اتفاق بیفتد، به‌احتمال زیاد این نیرو از ستارگان دیگر در سراسر کهکشان راه شیری و فراتر از آن می‌تواند پیامدهایی برای امکان زیست‌ در سیارات فراخورشیدی داشته باشد.

اهمیت انتقال انرژی باد خورشیدی

کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا نیز متوجه شده است این سوئیچ‌ها در سراسر باد خورشیدی رایج هستند. پارکر که اولین سفینه‌ای بود که در سال ۲۰۲۱ وارد اتمسفر مغناطیسی خورشید شد، به دانشمندان این امکان را داد تا تشخیص دهند سوئیچ بک ها در نزدیکی خورشید متمایزتر و قدرتمندتر می‌شوند. باوجود این، تابه‌حال، دانشمندان شواهد تجربی نداشته‌اند که نشان دهد این پدیده جالب در واقع انرژی کافی برای مهم بودن در باد خورشیدی را ذخیره می‌کند.

لحظه یورکا

در واقع پارکر و مدارگرد خورشیدی یک چیز را اندازه‌گیری می‌کنند. ساموئل بادمن، اخترفیزیکدان مرکز اخترفیزیک و دیگر همکارانش می‌گویند پارکر این پلاسمای کندتر را در نزدیکی خورشید دید که پر از امواج برگشتی بود. سپس مدارگرد خورشیدی جریان سریعی را ثبت کرد که گرما دریافت کرده بود و فعالیت موجی بسیار کمی داشت. ترکیب این مطالعات باعث شد بتوانیم به یک «لحظه یورکا» واقعی دست پیدا کنیم.

برهم‌کنش امواج آلفون و باد خورشیدی

دانشمندان مدت‌هاست می‌دانند انرژی در سراسر تاج خورشید و باد خورشیدی تا حدودی از طریق امواج آلفون به حرکت در می‌آید. این امواج انرژی را از طریق پلاسما منتقل می‌کنند؛ حالت فوق گرم ماده که باد خورشیدی را می‌سازد.

باوجود این، میزان تکامل امواج آلفون و تعامل با باد خورشیدی بین خورشید و زمین را نمی‌توان اندازه‌گیری کرد. اکنون دانشمندان می‌توانند به طور مستقیم تعیین کنند که چه مقدار انرژی در نوسانات مغناطیسی و سرعت این امواج در نزدیکی تاج خورشید ذخیره و چه میزان انرژی توسط امواج دورتر از خورشید حمل می‌شود.

جان بلچر، استاد بازنشسته از مؤسسه فناوری ماساچوست که امواج آلفون را کشف کرده است نیز عقیده دارد بیش از نیم‌قرن طول کشید تا تأیید شود شتاب و گرمایش موج آلفونیک، فرآیندهای مهمی هستند و تقریباً به روشی که ما فکر می‌کنیم اتفاق می‌افتد.

پیامدهای تحقیقات جدید باد خورشیدی

تحقیقات جدید باد خورشیدی علاوه بر کمک به دانشمندان برای پیش‌بینی بهتر فعالیت خورشیدی و آب‌وهوای فضا به ما کمک می‌کند تا اسرار جهان را در جاهای دیگر و چگونگی عملکرد ستاره‌های خورشید مانند و بادهای ستاره‌ای در همه‌جا را درک کنیم.
این کشف یکی از قطعات کلیدی پازل برای پاسخ به این سوال پنجاه‌ساله است که چگونه باد خورشیدی در درونی‌ترین بخش‌های هلیوسفر شتاب می‌گیرد و گرم می‌شود و ما را به یکی از اهداف علمی اصلی نزدیک‌تر می‌کند.