کشف سرنخ‌هایی درباره گرم شدن مرموز جو خورشید

به گزارش مجله خبری نگار، یک راز بزرگ در خورشید ما وجود دارد و آن این است که اگرچه دمای سطح خورشید به حدود ۵۵۰۰ درجه سلسیوس می‌رسد، اما جو بیرونی آن موسوم به تاج خورشیدی حدود ۲۰۰ برابر گرم‌تر است.

به نقل از نیوز وایز، این افزایش دمای دور از خورشید گیج‌کننده است و از سال ۱۹۳۹ که دمای بالای تاج خورشیدی برای اولین بار شناسایی شد، یک راز حل‌نشده باقی مانده است. در دهه‌های بعد، دانشمندان تلاش کردند مکانیسمی را شناسایی کنند که می‌تواند عامل این گرمای غیرمنتظره باشد، اما تاکنون موفق نشده‌اند.

اکنون یک گروه پژوهشی به سرپرستی «سایاک بوز» (Sayak Bose) پژوهشگر «آزمایشگاه فیزیک پلاسما پرینستون» (PPPL) وابسته به «وزارت انرژی آمریکا» (DOE)، پیشرفت قابل توجهی را در درک مکانیسم اساسی گرمایش داشته است. یافته‌های جدید آنها نشان می‌دهد که امواج پلاسمای منعکس‌شده می‌توانند به گرم شدن حفره‌های تاج خورشیدی منجر شوند. این حفره‌ها مناطق کم‌چگالی تاج خورشیدی با خطوط میدان مغناطیسی باز هستند که به فضای میان‌سیاره‌ای گسترش می‌یابند. این یافته‌ها نشان‌دهنده یک پیشرفت بزرگ در حل کردن یکی از اسرارآمیزترین مسائل مربوط به نزدیک‌ترین ستاره ما هستند.

بوز گفت: دانشمندان می‌دانستند که حفره‌های تاج خورشیدی دمای بالایی دارند، اما مکانیسم مسئول گرمایش به خوبی شناخته نشده است. یافته‌های ما نشان می‌دهند که انعکاس موج پلاسما می‌تواند این کار را انجام دهد. این اولین بررسی آزمایشگاهی است که نشان می‌دهد امواج «آلفوین» (Alfvén) تحت شرایط مربوط به حفره‌های تاج خورشیدی منعکس می‌شوند.

امواج آلفوین که اولین بار توسط «هانس آلفوین» (Hannes Alfvén) فیزیکدان سوئدی برنده جایزه نوبل پیش‌بینی شدند، شبیه به ارتعاش سیم‌های کنده شده گیتار هستند؛ با این تفاوت که امواج پلاسما در اثر تکان خوردن میدان‌های مغناطیسی ایجاد می‌شوند.

بوز و گروهش از ستون پلاسمای ۲۰ متری «دستگاه پلاسمای بزرگ» (LAPD) در «دانشگاه کالیفرنیا لس‌آنجلس» (UCLA) برای تحریک امواج آلفوین در شرایطی استفاده کردند که مشابه شرایط امواج ایجاد شده در اطراف حفره‌های تاجی است. این آزمایش نشان داد که وقتی امواج آلفوین با نواحی دارای چگالی پلاسما و شدت میدان مغناطیسی متفاوت روبه‌رو می‌شوند –همان طور که در جو خورشید و اطراف حفره‌های تاج پیش می‌آید- می‌توانند منعکس شوند و به سمت عقب بروند تا به سوی منبع خود حرکت کنند. برخورد امواج حرکت کرده به سمت بیرون و منعکس شده باعث تلاطم می‌شود و این تلاطم، گرما ایجاد می‌کند.

«جیسون تنبارج» (Jason TenBarge) پژوهشگر مدعو در آزمایشگاه فیزیک پلاسما پرینستون و از پژوهشگران این پروژه گفت: فیزیک‌دانان مدت‌ها این فرضیه را داشتند که انعکاس موج آلفوین می‌تواند به توضیح گرم شدن حفره‌های تاج خورشیدی کمک کند، اما تأیید آن در آزمایشگاه یا بررسی مستقیم غیرممکن بود. این پژوهش اولین تأیید تجربی را ارائه می‌دهد مبنی بر این که بازتاب موج آلفوین نه تنها امکان دارد، بلکه میزان انرژی بازتاب‌شده برای گرم کردن حفره‌های تاجی کافی است.

این پژوهش در «The Astrophysical Journal» به چاپ رسید.