راز گشايي از خورشيد بي لكه

در سال هاي 1387-1388 لكه هاي خورشيدي تقريباً به طور كامل به مدت دو سال ناپديد شدند. فعاليت خورشيدي به پايين ترين حدّ خود طي صد سال گذشته رسيد؛ جوّ بالايي زمين سرد شد و از بين رفت؛ ميدان مغناطيسي خورشيد ضعيف شد كه موجب بيشترين ركود نفوذ پرتوهاي كيهاني به درون منظومه ي شمسي شد. اين مسئله رويداد بزرگي بود و علناً فيزيك دانان خورشيد را شگفت زده كرد؛ همه ي آن لكه هاي خورشيد كجا رفتند؟ اما اكنون آن ها مي دانند. پاسخ اين سؤال در شماره ي اسفند مجله ي نيچر منتشر شد.
به گفته ي ديبيندو ناندي از مؤسسه ي آموزش علوم و تحقيقات هند در كلكَته: «جريان هاي پلاسما در اعماق دروني خورشيد مانع تشكيل لكه هاي خورشيدي مي شود و كمينه ي خورشيدي را تمديد مي كند. اين نتايج بر مبناي مدل رايانه اي جديدي از خورشيد است.»
سال هاست فيزيك دانان خورشيد به اهميت «نوار نقاله ي عظيم» خورشيد پي برده اند. سامانه ي عظيمي از جريان هاي پلاسما، كه «جريان هاي نصف النهاري» خوانده مي شود (شبيه به جريان هاي اقياونوس در زمين) به سوي سطح خورشيد حركت مي كنند؛ تا اطراف قطب ها پيش مي روند و دوباره در نزديكي استواي خورشيد ظاهر مي شوند. اين جريان هاي حلقه اي نقشي اساسي در چرخه ي 11 ساله ي خورشيدي دارند. هنگامي كه لكه هاي خورشيدي شروع به محوشدن مي كنند جريان هاي سطحي بقاياي مغناطيسي آن ها را حركت مي دهند و آن ها را به درون ستاره مي كشانند؛ در عمق 300 هزار كيلومتري زير اين سطح، مولّد ديناميكي خورشيد ميدان هاي مغناطيسي از دست رفته را تقويت مي كند. لكه هاي دوباره احيا شده شناور مي شوند و لكه ها دوباره بر سطح خورشيد، مانند چوب پنبه اي بر آب، ظاهر مي شوند و چرخه ي خورشيدي جديدي متولد مي شود.
براي نخستين بار، گروه ناندي مدلي رايانه اي را طراحي كرده اند كه با كمك علم فيزيك مي تواند همه ي سه جنبه ي اين فرايند را روشن كند؛ مولّد مغناطيسي، نوار نقاله، و نحوه ي تكامل ميدان هاي مغناطيسي اين لكه ها.
به گفته ي آندره مونز- ياراميلو فيزيك دان مركز اخترفيزيك هاروارد- اسميتسوني: «براساس مدل ما مسئله ي لكه هاي خورشيدي در حقيقت در اواخر دهه ي 1990 ميلادي آغاز شده است: طي افزايش ناگهاني لكه ها در چرخه ي خورشيديِ 23. در آن زمان، نوار نقاله سرعت گرفت.»

حركت سريع نوار نقاله به سرعت بقاياي لكه ها را براي تقويت به مولد دروني خورشيد مي كشاند. در نگاه نخست ممكن است به نظر برسد اين امر توليد لکه ها را افزايش مي دهد اما اين طور نيست. وقتي بقاياي لکه هاي قديمي به مولّد مي رسند، ناحيه تقويت، شناور شدن نوار نقاله را سرعت مي بخشد و در نتيجه جلوي احياي لكه ها را مي گيرد. به اين ترتيب توليد لكه متوقف مي شود.
بر اساس اين مدل، در دهه ي 1380/2000 سرعت نوار نقاله دوباره كاهش يافته است و همين امر به ميدان هاي مغناطيسي اين امكان را داده تا زمان بيشتري را در ناحيه ي تقويت باشند. اما آسيب به هر حال وارد شده است. لكه هاي جديد كمياب مي شوند. با بدتر شدن اوضاع، حركت آرام تسمه كمك كمي به احياي دوباره ي لكه ها در هنگام بازگشت به سطح مي كند و آغاز چرخه ي 24 خورشيد به تأخير مي افتد.
به گفته ي پترس مارتنز، از اعضاي هيأت علمي فيزيك دانشگاه ايالات مونتانا: «اين مرحله شديدترين كمينه ي خورشيدي در يك قرن تشخيص داده شد».
همكاران و حاميان گروه، مدل جديد را پيشرفتي مهم تلقي مي كنند. به گفته ي لايكا گواتا كورتا از بخش فيزيك خورشيد ناسا در واشنگتن: «شناخت و پيش بيني كمينه ي خورشيدي چيزي است كه در گذشته هرگز قادر به انجام دادن آن نبوديم؛ اين مسئله اي بسيار مهم است».
پيشينه ي خورشيدي نسبتاً كوتاه است؛ به مدت چند سال و همراه با وقوع چند زبانه ي شديد، با اين حال كمينه ي خورشيدي ممكن است سال هاي طولاني ادامه پيدا كند. كمينه ي معروف ماندِر در قرزن هفدهم مدت 70 سال ادامه داشت و با شديدترين دوره ي عصر يخ بندان كوچك اروپا هم زمان شد. هنوز محققان تلاش مي كنند به ارتباط اين رويداد پي ببرند.

يك چيز واضح است: طي دوران طولاني كمينه رويدادهاي عجيبي اتفاق مي افتد. در سال هاي 1387-1388 ميدان مغناطيسي خورشيد ضعيف و بادهاي خورشيدي متوقف شد. معمولاً خاصيت مغناطيسي بادهاي خورشيدي، كه درون منظومه ي شمسي جريان دارند، پرتوهاي كيهاني را متوقف مي كنند. جالب آن كه در طولاني ترين كمينه ي خورشيدي در يك قرن، فضا مكان بسيار خطرناكي براي سفر مي شود. در همين حال اثر گرمايي پرتو فرابنفش، كه معمولاً در لکه ها به وجود مي آيد پنهان مي شود و در نتيجه جو بالايي زمين شروع به سرد شدن مي کند و از بين مي رود. نابودي زباله هاي فضايي متوقف مي شود و آن ها در مدار زمين جمع مي شوند.
ناندي يادآوري مي كند كه مدل جديد رايانه اي آن ها نه فقط نبودِ لكه ها بلكه ضعيف شدن ميدان مغناطيسي خورشيد در سال هاي 1387-1388 را نيز توضيح مي دهد: «اين مدل تأييد مي كند كه در مسير درستي حركت مي كنيم».
گام بعدي: رصدخانه ي ديناميك خورشيدي ناسا (SDO) قابليت اندازه گيري حركات نوار نقاله ي خورشيد را دارد، نه فقط در سطح بلكه در اعماق دروني. اين روش خورلرزه شناسي نام دارد كه درون خورشيد را بيشتر آشكار مي كند؛ مانند عملكرد سونوگرافي در خانمي باردار. با اتصال اطلاعات با كيفيت بالاي SDOبه اين مدل رايانه اي محققان خواهند توانست پيش بيني كنند كه چگونه كمينه ي خورشيدي آينده نمايان خواهد شد. با اين حال SDO كار خود را به تازگي آغاز كرده و بايد منتظر پيش بيني هاي بيشتري باشيم.
در واقع كارهاي بسياري براي انجام دادن باقي مانده است اما گواتاكورتا مي گويد: «سرانجام ممكن است راز خورشيد بدون لكه را كشف كنيم.»
در اين تصوير برش دار از خورشيد، نوار نقاله ي عظيم به صورت مجموعه اي از حلقه هاي سياه ظاهر شده است كه سطح ستاره را به داخل آن مرتبط مي كند.
منبع: ماهنامه نجوم، شماره 206.