انرژی شگرف دقایق اولیه انفجار شراره خورشیدی اندازه گرفته شد
ايسنا/ محققان موسسه فناوري "نيوجرسي" موفق شدند انرژي افزايشي دقايق اوليه وقوع يک شراره خورشيدي را که حاصل از يک انفجار بزرگ در اتمسفر خورشيد است، اندازهگيري کنند. در اواخر سال ۲۰۱۷ يک منطقه بزرگ و جديد از ميدان مغناطيسي روي سطح خورشيد در کنار يک لکه خورشيدي فوران کرد و منفجر شد. اين برخورد قدرتمند انرژي مغناطيسي مجموعهاي از شرارههاي خورشيدي قدرتمند را ايجاد کرد و باعث ايجاد آشفتگي در شرايط آب و هواي فضايي در نزديکي زمين شد. اين شرارهها نخستين شرارههايي بودند که به شکل لحظه به لحظه ابتدا توسط تلسکوپ راديويي "NJIT" و سپس توسط تلسکوپ راديويي "EOVSA" که اخيراً افتتاح شده است، ثبت شدند. آب و هواي فضايي(Space weather) شاخهاي از فيزيک فضا و آيرونومي يا هليوفيزيک است. اين اصطلاح براي نخستين بار در دهه ۱۹۵۰ استفاده شد و در دهه ۱۹۹۰ استفاده از آن رواج يافت. در تحقيقات منتشر شده در مجله Science، دانشمندان خورشيد شناس که اين تصاوير را ضبط کردهاند، براي اولين بار دقيقاً مشخص کردند که چه موقع و در کجا اين انفجار، آن انرژي را که پلاسماي داغ در حال پاشيده شدن را با انرژي معادل يک ميليارد درجه دما آزاد ميکند. شراره خورشيدي از انفجار بزرگ در اتمسفر خورشيد به وجود ميآيد و باعث آزاد شدن انرژي در حد شش ضرب در ۱۰ به توان ۲۵ ژول ميشود که در حدود يک ششم انرژي خروجي از سطح خورشيد در هر دقيقه است. اين پديده در ساير ستارگان هم ديده ميشود که به آنها نيز شراره ستارهاي گفته ميشود. شراره خورشيدي کليه لايههاي سطح خورشيد شامل شيدسپهر، تاج خورشيدي و فامسپهر را مورد تأثير قرار ميدهد و باعث گرم شدن پلاسما تا چندين ميليون درجه کلوين ميشود. همچنين باعث سرعت يافتن الکترونها و پروتونها و يونهاي سنگين تا نزديکي سرعت نور ميشود. همچنين اشعهاي را توليد ميکند و لايههاي الکترومغناطيس را ايجاد ميکند که شامل کليه امواج الکترومغناطيس از امواج راديويي تا اشعه گاما است. شرارهها خود را از آزادسازي انرژي مغناطيسي ذخيره شده در تاج خورشيدي تغذيه ميکنند. دانشمندان با دادههاي جمع آوري شده در طيف مايکروويو توانستند اندازهگيري کمّي از قدرت ميدان مغناطيسي در حال تحول را به طور مستقيم پس از اشتعال شراره انجام دهند و روند تبديل آن را به اشکال ديگر انرژي نظير جنبشي، گرمايي و فوق گرمايي طي سفر پنج دقيقهاي آن تا تاج خورشيد(corona) پيگيري کنند. تا به امروز اين تغييرات در ميدان مغناطيسي تاج خورشيد هنگام وقوع شراره يا ديگر فورانها در مقياس بزرگ فقط به طور غيرمستقيم اندازه گيري شده بود. "گرگوري فلايمن" استاد برجسته تحقيقات فيزيک در مرکز تحقيقات خورشيدي- زميني "NJIT" و نويسنده اين مطالعه گفت: ما توانستهايم بحرانيترين مکان انتشار انرژي مغناطيسي در تاج خورشيد را مشخص کنيم. اين اولين تصاويري هستند که ميکروفيزيک يک شراره را ضبط ميکنند و بررسي زنجيره تفصيلي فرآيندهاي رخ داده در مقياسهاي مکاني و زماني کوچک که تبديل انرژي را امکانپذير ميکنند، ممکن ميسازند. دانشمندان با اندازه گيري کاهش انرژي مغناطيسي و قدرت همزمان ميدان الکتريکي در منطقه ميتوانند نشان دهند که اين دو(فوران و گرمايش پلاسما) مطابق با قانون پايستگي انرژي ميتوانند شتاب ذرات را که قدرت شراره خورشيدي را تامين ميکنند، تعيين کنند. اين فرآيندهاي بنيادي همان مواردي هستند که در قويترين منابع اخترفيزيکي از جمله انفجار پرتوهاي گاما و همچنين در آزمايشها و پژوهشهاي بنيادي و توليد انرژي همجوشي کاربردي رخ ميدهند. تلسکوپ راديويي "EOVSA" با ۱۳ آنتن که همزمان با هم کار ميکنند، در يک ثانيه در صدها فرکانس در محدوده يک تا ۱۸ گيگاهرتز شامل طول موج نور مرئي، ماوراء بنفش، اشعه X و طول موج راديويي عکس ميگيرد. اين توانايي پيشرفته براي نظارت و مطالعه مکانيک شرارهها، مسيرهاي جديدي را براي بررسي قدرتمندترين فورانهاي منظومه شمسي به روي ما باز ميکند که با اتصال مجدد خطوط ميدان مغناطيسي روي سطح خورشيد مشتعل شده و از انرژي ذخيره شده در تاج خورشيد استفاده ميکند. "ديل گري" يکي از محققان اين پروژه گفت: انتشار مايکروويو تنها مکانيسم حساس به محيط ميدان مغناطيسي تاج خورشيد است، بنابراين مشاهدات منحصر به فرد و دقيق "EOVSA"، کليد اصلي کشف اين تغييرات سريع در ميدان مغناطيسي است. اين اندازه گيري به اين دليل ممکن شد که الکترونهاي پر انرژي که در ميدان مغناطيسي تاج خورشيد در حال حرکت هستند، عمدتا تابش حساس مغناطيسي مخصوص خود را در محدوده مايکروويو منتشر ميکنند. قبل از مشاهدات "EOVSA" هيچ راهي براي ديدن منطقه وسيعي از فضا که ذرات پر انرژي در آن شتاب گرفته و سپس براي شتاب بيشتر از امواج شوک دهنده قدرتمند فوران شده توسط فوران شراره کمک ميگيرند، وجود نداشت. ذراتي که در صورت سفر مستقيم به سمت زمين ميتوانند فضاپيماها را نابود کنند و جان فضانوردان را به خطر بياندازند. "گري" گفت: اتصال ذرات شتاب گرفته توسط شراره خورشيدي با آنهايي که در اثر شوکها شتاب ميگيرند، قطعه مهمي در درک ما از اين است که طوفان خورشيدي حاصل خوش خيم است يا بدخيم و کدام يک از آنها يک خطر جدي محسوب ميشوند. با گذشت بيش از دو سال از عملياتي شدن اين تلسکوپ راديويي، تصاوير مايکروويو از خورشيد به طور خودکار توليد ميشوند و به صورت روزانه در دسترس جامعه علمي قرار ميگيرند. با افزايش فعاليت خورشيد طي چرخه ۱۱ ساله خورشيدي از اين تصاوير براي تهيه اولين نقشه از مغناطيس تاج خورشيد و تهيه نقشههايي از ميدان مغناطيسي واقع در ۱۵۰۰ مايل بالاتر از سطح خورشيد استفاده ميشود.