مسبار ناسا “يلمس” الشمس

بالعربي/ تمكنت المركبة الفضائية باركر سولار بروب من الطيران عبر الغلاف الجوي للشمس ، الهالة ، لتصبح أول مركبة في التاريخ تفعل ذلك. خلال رحلته ، قام بأخذ عينات من الجسيمات وتحليل المجالات المغناطيسية.

لأول مرة تمكنت مركبة فضائية من “لمس” الشمس:  حلّق المسبار الشمسي باركر التابع لناسا  عبر الغلاف الجوي العلوي لنجومنا ، كما أعلنت وكالة الفضاء الأمريكية ، “خطوة عملاقة في علم الشمس”.

تمامًا كما سمح الهبوط على القمر للعلماء بفهم كيفية تشكله ، فإن لمس المادة التي تتكون منها الشمس سيساعد العلماء على اكتشاف المعلومات الهامة حول أقرب نجم لدينا وتأثيره على النظام الشمسي.

يقول توماس زوربوشن ، المدير المساعد لمديرية المهام العلمية التابعة لوكالة ناسا في واشنطن بالولايات المتحدة الأمريكية: “هذه لحظة عظيمة لعلوم الطاقة الشمسية وإنجاز رائع حقًا”. “هذا المعلم لا يزودنا فقط بمزيد من المعلومات المتعمقة حول تطور الشمس وتأثيراتها على نظامنا الشمسي ، ولكن كل شيء نتعلمه عن نجمنا يعلمنا أيضًا المزيد عن النجوم في بقية الكون .”

مع دورانها بالقرب من السطح الشمسي ، تقوم Parker Solar باكتشافات جديدة ، حتى من داخل الرياح الشمسية. في عام 2019 ، اكتشف هذا المسبار أن الهياكل المغناطيسية المتعرجة في الرياح الشمسية ، والتي تسمى التعرجات ، تكثر بالقرب من الشمس. ولكن كيف وأين تتشكل لا يزال لغزا. الآن ، مر المسبار بالقرب من مكان نشأته: السطح الشمسي.

سيوفر هذا المرور الأول عبر الهالة ، بالإضافة إلى الرحلات الجوية المستقبلية لهذه المنطقة ، بيانات عن الظواهر التي يستحيل دراستها من بعيد. توضح نور الروافي ، عالمة مشروع باركر في مختبر جونز هوبكنز ، “من خلال الطيران بالقرب من الشمس ، تكتشف باركر سولار الآن الظروف في الطبقة المهيمنة مغناطيسيًا من الغلاف الجوي للشمس – الهالة – كما لم نكن قادرين على ذلك من قبل “. الفيزياء التطبيقية (الولايات المتحدة الأمريكية).

” نرى دليلاً على وجود الهالة في بيانات المجال المغناطيسي وبيانات الرياح الشمسية وبصريًا في الصور. في الواقع ، يمكننا أن نرى المركبة الفضائية تطير عبر الهياكل الإكليلية التي يمكن ملاحظتها خلال الكسوف الكلي للشمس “، يضيف.

أقرب من أي وقت مضى

تم إطلاق مسبار باركر سولار الفضائي في عام 2018 لاستكشاف ألغاز الشمس من خلال السفر بالقرب منها أكثر من أي مركبة فضائية سابقة. بعد ثلاث سنوات من إطلاقه وعقود بعد أول تصور له ، وصل أخيرًا.

على عكس الأرض ، ليس للشمس سطح صلب ، بل جو شديد الحرارة ، مصنوع من مادة شمسية مرتبطة بالشمس بواسطة الجاذبية والقوى المغناطيسية. مع زيادة الحرارة والضغط لدفع هذه المادة بعيدًا عن الشمس ، فإنها تصل إلى نقطة تكون فيها الجاذبية والمجالات المغناطيسية أضعف من احتوائها.

هذه النقطة ، المعروفة باسم سطح ألففين الحرج ، تشير إلى نهاية الغلاف الجوي الشمسي وبداية الرياح الشمسية. تصبح المادة الشمسية مع الطاقة اللازمة لعبور تلك الحدود هي الرياح الشمسية ، والتي تحمل معها المجال المغناطيسي للشمس أثناء انتقالها عبر النظام الشمسي إلى الأرض وما وراءها. الأهم من ذلك ، أنه بعيدًا عن السطح الحرج لألففين ، تتحرك الرياح الشمسية بسرعة كبيرة بحيث لا تستطيع الموجات الموجودة في الريح السفر بالسرعة الكافية لتعود إلى الشمس ، مما يؤدي إلى قطع الاتصال بينها.

حتى الآن ، لم يكن الباحثون متأكدين بالضبط من المكان الذي يوجد فيه سطح ألففين الحرج. وفقًا للصور البعيدة للإكليل ، فقد وضعته التقديرات بين 10 و 20 نصف قطر شمسي من سطح الشمس: ما بين 4.3 و 8.6 مليون ميل (أي ما بين 6.9 و 13.8 مليون كيلومتر).

المسار الحلزوني لـ Solar Parker يجعله أقرب ببطء إلى الشمس ، وخلال الطرق القليلة الماضية ، كانت المركبة الفضائية باستمرار أقل من 20 نصف قطر شمسي (91 ٪ من المسافة من الأرض إلى الشمس) ، مما يجعلها في وضع عبور الحدود ، إذا كانت التقديرات صحيحة.

في 28 أبريل 2021 ، خلال تحليقها الثامن من الشمس ، وجدت باركر سولار الظروف المغناطيسية والجسيمات المحددة عند 18.8 نصف قطر شمسي (حوالي 13 مليون كيلومتر) فوق سطح الشمس ، مما يشير إلى العلماء أنها عبرت سطح ألففين الحرج لأول مرة. الوقت وأخيرا دخلت الغلاف الجوي الشمسي.

يقول جاستن كاسبر ، المؤلف الرئيسي لورقة بحثية جديدة حول المعلم المنشور في مجلة Physical Review Letters  وأستاذ في جامعة ميشيغان: ” لقد توقعنا تمامًا أننا سنواجه التاج عاجلاً أم آجلاً لفترة قصيرة على الأقل ”  . (الولايات المتحدة الأمريكية). ” لكن من المثير للغاية أننا وصلنا إليها بالفعل “.

في عين العاصفة

خلال رحلة الطيران ، دخلت باركر سولار وخرجت من التاج عدة مرات. كان هذا متوقعًا ، حيث توقع بعض الباحثين أن السطح الحرج لـ Alfvén لم يكن على شكل كرة ناعمة ، بل ظهر بدلاً من ذلك القمم والوديان التي تجعد السطح. يمكن أن يساعد اكتشاف مكان محاذاة هذه الانتفاخات مع النشاط الشمسي القادم من السطح العلماء على تعلم كيفية تأثير الأحداث على الشمس على الغلاف الجوي والرياح الشمسية.

عندما غاص المسبار إلى ما دون 15 نصف قطر شمسي (حوالي 10.4 مليون كيلومتر) من سطح الشمس ، عبر ميزة في الهالة تسمى بالمرور الكاذب. إنها هياكل ضخمة ترتفع فوق سطح الشمس ويمكن رؤيتها من الأرض أثناء كسوف الشمس.

كان المرور عبر الحالم الكاذب مثل الطيران في عين عاصفة. داخلها ، هدأت الظروف ، وتباطأت الجزيئات ، وانخفض عدد الانحناءات ، وهو تغيير جذري من وابل مشغول من الجسيمات التي تواجهها المركبة الفضائية عادة في الرياح الشمسية.

لأول مرة ، وجدت المركبة الفضائية نفسها في منطقة حيث كانت الحقول المغناطيسية قوية بما يكفي للسيطرة على حركة الجسيمات. كانت هذه الظروف هي الدليل النهائي على أن المركبة الفضائية قد اجتازت سطح ألفين الحرج ودخلت الغلاف الجوي الشمسي حيث تشكل الحقول المغناطيسية حركة كل شيء في المنطقة.

يقول نيكولا فوكس ، مدير قسم الفيزياء الشمسية في ناسا: ” أنا متحمس لرؤية ما اكتشفه باركر وهو يمر مرارًا وتكرارًا للحصول على التاج خلال السنوات القليلة المقبلة” . “فرصة اكتشافات جديدة لا حدود لها .”

يعتمد حجم الهالة أيضًا على النشاط الشمسي. مع زيادة دورة نشاط الشمس لمدة 11 عامًا ، الدورة الشمسية ، ستتوسع الحافة الخارجية من الإكليل ، مما يمنح Parker Solar فرصة أكبر للبقاء داخلها لفترات أطول من الوقت.

يلاحظ كاسبر: ” إنها منطقة مهمة حقًا للدخول إليها لأننا نعتقد أنه من المحتمل أن يتم تنشيط جميع أنواع الفيزياء “. ” والآن ندخل تلك المنطقة ونأمل أن نبدأ في رؤية بعض هذه الفيزياء والسلوكيات .”

أصول الهياكل المتعرجة

في اللقاءات الشمسية الأخيرة ، جمعت Parker Solar بيانات تشير إلى أصل الهياكل المتعرجة الشكل في الرياح الشمسية. أظهرت البيانات أن نقطة واحدة حيث تنشأ المنحنيات هي على السطح المرئي للشمس: الغلاف الضوئي.

في منتصف التسعينيات ، حلقت بعثة أوليسيس التابعة لوكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية فوق قطبي الشمس واكتشفا عددًا قليلاً من مكامن الخلل الغريبة على شكل حرف S في خطوط المجال المغناطيسي للرياح الشمسية ، مما أدى إلى انحراف الجسيمات المشحونة. الشمس. اعتقد العلماء لعقود أن هذه التغيرات العرضية كانت شذوذًا محصورًا في المناطق القطبية لنجمنا.

في عام 2019 ، عند 34 نصف قطر شمسي من الشمس ، وجد سولار باركر أن ذكريات الماضي ليست نادرة ، ولكنها شائعة في الرياح الشمسية. أثار هذا الاهتمام المتجدد بالميزات أسئلة جديدة: من أين أتت؟ هل تم تشكيلها على سطح الشمس أم تم تشكيلها بواسطة عملية تؤدي إلى لف الحقول المغناطيسية في الغلاف الجوي للشمس؟ 

تؤكد النتائج الجديدة أخيرًا أن نقطة الأصل قريبة من سطح الشمس.

جاءت القرائن عندما كانت المركبة الفضائية تدور بالقرب من النجم في تحليقها السادس ، أي أقل من 25 نصف قطر شمسي. وأظهرت البيانات أن التغييرات تحدث في بقع تحتوي على نسبة أعلى من الهيليوم ، المعروف أنه يأتي من الغلاف الضوئي ، مقارنة بالعناصر الأخرى. تم تضييق أصول التغييرات بشكل أكبر عندما وجد العلماء البقع المبطنة بمسارات مغناطيسية تنبثق من الغلاف الضوئي بين هياكل الخلايا الحملية التي تسمى الحبيبات الفائقة.

بالإضافة إلى كونها مسقط رأس المنحنيات ، يعتقد العلماء أن الأقماع المغناطيسية يمكن أن تكون المكان الذي ينشأ فيه أحد مكونات الرياح الشمسية. يأتي هذا في نوعين مختلفين ، سريع وبطيء ، ويمكن أن تكون الممرات هي المكان الذي تأتي منه بعض جزيئات الرياح الشمسية السريعة.

” هيكل عكس المناطق يتزامن مع هيكل قمع مغناطيسي صغير في قاعدة الهالة، ” يقول ستيوارت بيل، وهو أستاذ في جامعة كاليفورنيا (الولايات المتحدة الأمريكية). ” هذا ما نتوقعه من بعض النظريات ، وهذا يشير إلى مصدر للرياح الشمسية نفسها “.

يمكن أن يساعد فهم مكان وكيفية ظهور مكونات الرياح الشمسية السريعة ، وما إذا كانت مرتبطة بالمنحنيات ، العلماء على الإجابة عن لغز شمسي قديم: كيف ترتفع درجة حرارة الهالة إلى ملايين الدرجات ، أي أكثر سخونة بكثير من سطح الشمس.

بينما تحدد النتائج الجديدة مكان إجراء التغييرات ، لا يستطيع العلماء بعد تأكيد كيفية تشكلها. تقترح إحدى النظريات أنه يمكن تكوينها عن طريق موجات البلازما التي تجتاح المنطقة مثل أمواج المحيط.

يجادل آخر بأنه يتم إنتاجها عن طريق عملية تفجيرية تُعرف باسم إعادة الاتصال المغناطيسي ، والتي يعتقد أنها تحدث عند الحدود حيث تلتقي الممرات المغناطيسية.

يشرح بيل قائلاً: ” غريزتي هي أننا عندما ننطلق في المهمة ونقترب أكثر فأكثر من الشمس ، سوف نتعلم المزيد عن كيفية اتصال المسارات المغناطيسية بالمنحنيات “. ” ونأمل أن تحل مسألة أي عملية تحولهم .”

الآن بعد أن عرف الباحثون ما الذي يبحثون عنه ، قد تكشف أقرب ممرات Solar Parker عن المزيد من القرائن حول المنعطفات U والظواهر الشمسية الأخرى.

” انه من المثير حقا أن نرى التكنولوجيات المتقدمة لدينا تنجح في تحقيق باركر الشمسية أقرب إلى الشمس من أي وقت مضى، والقدرة على تحقيق هذا يعود العلوم مدهش “، ويخلص جوزيف سميث، المدير التنفيذي لبرنامج باركر ناسا، الذي يختتم: ” نحن نتطلع نتطلع إلى معرفة ما ستكشفه المهمة أيضًا مع انتقالها إلى أبعد من ذلك في السنوات القليلة المقبلة “.

المصدر/ ecoportal.netالمترجم/barabic.com