رازگشايي از دماي تاج خورشيد

در ميان بسياري از رويدادهاي انفجاريِ دائماً متحرک، و پيدا و ناپيدا شونده در جوّ خورشيد،ستون هاي عظيمي از گاز نيز وجود دارند-به وسعت چند صد کيلومتر مربع و به ارتفاع قطر زمين-که با سرعت 240000 کيلومتر برساعت از سطح خورشيد به بالا پرتاب مي شوند.اين پديده، که به سيخک معروف است، يکي از چندين پديده ي شناخته شده است که انرژي و گرما را به سرتا سر جوّ مغناطيسي خورشيد، يعني تاج، انتقال مي دهد.
به برکت وجود رصدخانه ي ديناميک خورشيدي (SDO)ناسا و ماهواره ي ژاپني هينوده به تازگي دانشمندان سيخک ها را حتي بهتر از پيش تصويربرداري و اندازه گيري کرده اند و معلوم شد که سيخک ها گازهايي دارند داغ تر از آنچه پيش تر رصد شده بود.بنابراين، ممکن است نقشي اساسي در ايجاد گرماي تاج خورشيدي تا دماي حيرت آور يک ميليون درجه يا بيشتر داشته باشند.(اين عدد از آن رو بسيار حيرت آور است که دماي سطح خورشيد فقط حدود 5000 درجه ي سانتي گراد است.)
اين که چه چيزي باعث اين قدر داغ بودن تاج مي شود يکي از جنبه هاي کمتر شناخته شده ي سامانه ي پيچيده ي آب و هواي خورشيد است.اين سامانه گاه ممکن است به زمين برسد و منجر به شکل گيري نورهاي زيباي شفق قطبي شود و اگر به قدر کافي قوي باشد باعث آسيب رساندن به سامانه هاي ارتباطي و الکتريکي زمين مي شود.بنابراين، شناخت چنين پديده اي گامي مهم براي حفاظت بهترازماهواره ها و شبکه هاي برق است.
به گفته ي دين پِسنِل، دانشمند فيزيک خورشيدي و پروژه ي SDO در مرکز پروازهاي فضايي گادرد ناسا:«ديدگاه قديمي اين است که تمام گرما در ارتفاعات بالا در تاج ايجاد مي شود.نظريه اي که در مقاله ي اخير مطرح مي شود اين است که گاز سرد از سطح خورشيد در قالب سيخک ها به بالا پرتاب و در مسير خود به سوي تاج داغ مي شود.اين بدان معنا نيست که ديدگاه قديمي بايد کاملاً کنار گذاشته شود اما به قوت مي گويد که بخشي از مواد سيخک تا دماهاي بسيار بالايي داغ مي شود و بخشي از گرماي تاج را فراهم مي کند.»

بارت دو پونت از رصدخانه ي خورشيدي و اخترفيزيکي لاکهيد مارتين مي گويد:«سيخک ها (spicules)نخستين بار در دهه ي 1940/1320 نام گذاري شدند اما تا همين اواخر کمتر بررسي شده بودند».
در نور مرئي، مي توان سيخک ها را ديد که توده هاي عظيم پلاسما-گاز الکترومغناطيسي اطراف خورشيد-را از ميان لايه ي پاييني جوّ خورشيد يا نور سپهر به بالا پرتاب مي کنند.مقدار مواد پرتاب شده مبهوت کننده است؛ حدود 100 برابر جرياناتي که از خورشيد در قالب بادهاي خورشيدي به سوي لبه هاي منظومه ي شمسي خارج مي شود.اما نمي دانيم که آيا اين جريانات گازهاي داغ هم دارند يا خير.
اکنون،گروه دو پونت-که شامل دانشمنداني ازمرکز لاکهيد مارتين،رصدخانه ي مرتفع مرکز ملي پژوهش هاي جوّي (NCAR)در کلرادو، و دانشگاه اسلو نروژ است-مي تواند تصاوير SDO و هينوده را ترکيب کند تا تصويري بسيار کامل از گازهاي درون اين فوران هاي عظيم به دست آورد.
دنبال کردن حرکت و دماي سيخک ها مبتني بر شناخت درست همان پديده درهمه ي تصاوير است.اشکال کار در اين است که ابزارهاي مختلف گاز را در دماهاي گوناگون مي بينند.مثلاً تصاوير به دست آمده در طيف نور مرئي از هينوده فقط گاز سرد را نشان مي دهد در حالي که تصويري که در طول موج فرابنفش ثبت شده اند گازي را با چندين ميليون درجه دما نشان مي دهد.براي نشان دادن اين که گاز سردي که قبلاً در سيخک شناسايي شده بود در کنار گاز بسيار داغ قرار مي گيرد، لازم است نشان دهيم که گاز داغ و سرد در تصاوير جداگانه درفضاي يکساني قرار دارند.هر يک از فضاپيماها مزاياي خاص خود را دارند و به تأييد يکسان بودن رويدادها در تصاوير مختلف کمک مي کنند.
در سال 2009/1388 دانشمندان به کمک رصدهاي هينوده و تلسکوپ هاي روي زمين، براي نخستين بار، سيخکي را در زماني شناسايي کردند که از روبه رو ديده مي شد.(تصور کنيد چقدر رصد کردن از فاصله اي بيش از 145 ميليون کيلومتر براي تشخيص فوران سخت است در حالي که ديدتان به جاي کنار، بالا-به-پايين باشد.)در ديد بالا-به-پايين ازسيخک مطمئنيم که ميان دوربين و فوران موادخورشيدي اضافي کمتري وجود دارد، بنابراين مي توان مطمئن شد که هرگونه گاز داغ رصد شده در واقع از خود سيخک است.

دومين کمک براي دنبال کردن ردّ سيخک ها، قابليت SDO در گرفتن تصوير از خورشيد در هر 12 ثانيه است.به گفته ي پسنل:«مي توانيم رويدادها را از تصويري ديگر دنبال کنيم و بدانيم که همان رويداد را از زواياي مختلف نگاه مي کنيم.اگر درهر12 دقيقه تصويري مي داشتيم، نمي توانستيم مطمئن باشيم آنچه که نگاه مي کنيم همان رويداد قبلي است.چرا که آن را به طور مداوم بررسي نکرده بوديم».
دانشمندان با ترکيب نتايج اين ابزارها توانستند تصويري بسيار پيچيده از سيخک ها به دست آوردند و دريابند که بخش عمده اي از گاز تا يک صد هزار درجه و کسر کوچکي از آن تا ميليون ها درجه داغ مي شود.تصاوير داراي فاصله ي زماني نشان مي دهند که اين مواد داغ تا خود تاج بالا مي آيد و بخش اعظم آن به سطح خورشيد باز مي گردد.گرچه کسر کوچکي از گاز، که تا ميليون ها درجه داغ شده است، فوراً به سطح باز نمي گردد.به گفته ي اسکات مکينتاش از مرکز NCAR و يکي از اعضاي گروه:«با توجه به تعداد زياد سيخک ها روي خورشيد و مقدار موجود در آن ها، حتي اگر مقداري از آن پلاسماي بسيار داغ در بالا باقي بماند، براي ايجاد گرماي تاج کافي است».
البته دوپونت مي گويد هنوز راز داغ بودن تاج حل نشده است.البته به نظر او مهم ترين نتيجه به چالش کشاندن نظريه پردازان براي پذيرفتن اين احتمال است که بخشي از گرمايش تاج در ارتفاعات پايين تر در جوّ خورشيد رخ مي دهد.گام بعدي تشخيص نقش سيخک هاست که با بررسي چگونگي شکل گيري سيخک ها، چرايي حرکت سريع آن ها، و چگونگي داغ شدن آن ها در زماني کوتاه تا چنين دماهاي بالا انجام مي شود.
هينوده، دومين مأموريت از برنامه ي کاوشگران خورشيدي-زميني ناساست که هدف آن ارتقاي درک ما از فرايندهاي اساسي در فيزيک خورشيد و فضاست.اين مأموريت را سازمان اکتشافات فضايي ژاپن(JAXA)و رصدخانه ي ملي ژاپن(NAOJ)رهبري مي کنند.رصدخانه ي SDO هم نخستين مأموريت از برنامه علمي ناسا با عنوان «زندگي با يک ستاره»است.هدف اين برنامه ارتقاي درک علمي ما از جنبه هاي سامانه ي خورشيد-زمين است که مستقيم بر زندگي و جامعه ي ما تأثير مي گذارند.
منبع:نجوم شماره205