برای نخستین بار، نقشه‌ی مرز نامرئی خورشید آشکار شد

پایگاه خبری تحلیلی افق میهن (ofoghmihan.ir):

دانشمندان با تکیه بر قدرت ترکیبی فضاپیماهای پراکنده در سراسر منظومه شمسی، دقیق‌ترین نقشه‌ای را که تاکنون از مرز اطراف خورشید تهیه شده است، ایجاد کرده‌اند. مرزی که در آن فشار مغناطیسی خورشید دیگر نمی تواند باد خورشیدی را شتاب دهد.

به گزارش افق میهن و به نقل از sciencealert; این مرز «سطح آلفون» نامیده می شود. محققان نه تنها شکل این سطح را ترسیم کرده اند، بلکه نشان داده اند که چگونه این ساختار در نیمه اول چرخه ۲۵ خورشیدی تغییر کرده است. چرخه‌ای که در آن فعالیت‌های خورشیدی مانند لکه‌های خورشیدی، شعله‌ها و جهش‌های جرم تاجی به اوج خود می‌رسد و پس از حدود ۱۱ سال کاهش می‌یابد.

این اولین بار است که این ساختار متغیر به طور مداوم با استفاده از داده های چندین فضاپیما بازسازی می شود. اثری که اطلاعات حیاتی برای درک جو بسیار داغ خورشید در اختیار دانشمندان قرار می دهد.

سام بادمن، اخترفیزیکدان در مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان و نویسنده اصلی این مطالعه، می‌گوید:
“داده های کاوشگر خورشیدی پارکر از زیر سطح آلفونس می تواند به سوالات بزرگی در مورد تاج خورشید پاسخ دهد؛ به عنوان مثال، چرا تاج خورشید تا این حد داغ است؟ اما برای پاسخ به این سوالات، ابتدا باید دقیقاً بدانیم این مرز کجاست.”

در اخترفیزیک، “مرز” معمولاً به عنوان نقطه ای تعریف می شود که فراتر از آن قوانین فیزیکی حاکم بر رفتار آن منطقه تغییر می کند.

در مورد سطح آلفونس – مرزی که دانشمندان دهه‌ها از آن آگاه بوده‌اند – این نقطه «نقطه بدون بازگشت» است. جایی که تأثیر مغناطیسی خورشید به حدی ضعیف می شود که امواج مواد خورشیدی دیگر نمی توانند به خورشید بازگردند و باد خورشیدی دیگر به طور مغناطیسی به خورشید متصل نیست.

باد خورشیدی جریانی از ذرات است که به طور مداوم از خورشید نشت می کند و در سراسر منظومه شمسی جریان دارد. اگرچه این باد می تواند از زیر سطح آلفون فرار کند، اما خود سطح آلفون مرزی است که باد خورشیدی از جریانی که توسط میدان مغناطیسی هدایت می شود به یک جریان آزاد تبدیل می شود.

اینکه این مرز چگونه می‌چرخد، می‌پیچد، منبسط می‌شود یا منقبض می‌شود، بر نحوه تعامل آن با زمین و سایر سیارات تأثیر می‌گذارد و نقش کلیدی در «آب و هوای فضا» ایفا می‌کند. پدیده ای که می تواند ارتباطات، شبکه های برق و عملکرد ماهواره ها را تحت تاثیر قرار دهد.

علاوه بر این، خورشید تنها ستاره ای در کل جهان است که ما ابزارهای لازم را برای اندازه گیری مستقیم سطح آلفونیوم آن در اختیار داریم. البته عملا یک ابزار اصلی: کاوشگر خورشیدی پارکر.

از سال ۲۰۲۱، پارکر بارها و بارها به زیر سطح آلفونیا نفوذ کرده است و داده‌هایی را ارسال می‌کند که اکنون دانشمندان با قطعیت می‌دانند نمونه‌های مستقیمی از دینامیک «زیربالفونیا» هستند.

مایکل استیونز، اخترفیزیکدان در مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان، می گوید:
این مطالعه بدون شک نشان می‌دهد که کاوشگر پارکر عمیق‌تر در منطقه‌ای که باد خورشیدی در هر مداری متولد می‌شود، فرو می‌رود.

او می افزاید:
ما اکنون وارد یک دوره هیجان انگیز هستیم؛ دوره ای که در آن این کاوشگر از نزدیک شاهد تغییر این فرآیندها با ورود خورشید به فاز بعدی چرخه فعالیت خود خواهد بود.

محققان داده های ثبت شده توسط پارکر را در نزدیک ترین گذرهایش از خورشید – شیرجه های جسورانه در اعماق جو خورشید – بررسی کردند.

آنها این داده ها را با مشاهدات فضاپیمای مدارگرد خورشیدی، که خورشید را از فاصله ایمن تر رصد می کند، و همچنین با داده های سه فضاپیمای مستقر در نقطه لاگرانژی L1 مقایسه کردند. منطقه ای پایدار از نظر گرانشی بین زمین و خورشید که نتیجه برهم کنش نیروهای گرانشی و نیروی گریز از مرکز است.

این سه فضاپیما اطلاعاتی در مورد سرعت، چگالی، دما و میدان مغناطیسی بادهای خورشیدی خروجی ارائه کردند.

بر اساس این داده ها، شکل دو بعدی و دندانه دار سطح آلفون خورشید در نزدیکی صفحه استوایی خورشید بازسازی شد.

نتایج نشان داد که در اکثر گذرهای نزدیک، کاوشگر پارکر تنها از برجستگی های ناهموار سطح آلفونز عبور می کرد.

تنها در دو غواصی عمیق تر – که در اوج فعالیت خورشیدی و مصادف با حداکثر چرخه ۱۱ ساله خورشید بود – کاوشگر توانست به طور کامل به زیر سطح آلفونس نفوذ کند.

داده های ترکیبی جمع آوری شده طی شش سال و همزمان با افزایش فعالیت خورشیدی در نیمه اول چرخه، نشان می دهد که با افزایش فعالیت خورشیدی، سطح آلفون در مقایسه با ارتفاع میانی آن حدود ۳۰ درصد گسترش یافته است.

در چرخه های خورشیدی قوی تر یا ضعیف تر، این اثر احتمالا قوی تر یا ضعیف تر است.

بدمن می گوید:
“آنچه که خورشید در چرخه های فعالیت خود می بینیم این است که شکل و ارتفاع سطح آلفونس در اطراف خورشید بزرگتر و تیزتر می شود.”

این یافته ها به دانشمندان کمک می کند تا فیزیک خورشید را با جزئیات بیشتری درک کنند. به خصوص با داده های جدیدی که پارکر در پاس های آینده با نزدیک شدن خورشید به حداقل فعالیت خود ثبت خواهد کرد.

این تحقیق همچنین پیامدهایی برای مطالعه ستارگان دیگر دارد. به عنوان مثال، ستارگان با میدان های مغناطیسی قوی تر احتمالاً مرزهای آلفونیک بسیار بزرگتری دارند. موضوعی که می تواند سیارات نزدیک به آنها را تحت تاثیر قرار دهد و حتی قابلیت سکونت را محدود کند.

بدمن نتیجه می گیرد:
پیش از این، ما فقط می‌توانستیم مرز خورشید را از فاصله دور تخمین بزنیم، بدون هیچ راهی برای آزمایش دقت آن. اما اکنون یک نقشه دقیق داریم که می‌توانیم از آن برای پیمایش این منطقه در حین مطالعه خورشید استفاده کنیم.

او می افزاید:
و مهمتر از همه، اکنون می‌توانیم این تغییر مرز را تماشا کنیم و آن را با داده‌های مستقیم و از نزدیک تطبیق دهیم. این تصویر واضح‌تری از آنچه واقعاً در اطراف خورشید می‌گذرد به ما می‌دهد.»