خورشید داغ‌تر از تصور! کشف راز امواج مرموز که تاجش رو گرم می‌کنه

یه راز سربه‌مهر تو خورشید

تو خورشید یه راز بزرگ هست. در حالی که سطح خورشید حدود ده هزار درجه فارنهایته، دمای جو بیرونی‌ش، که بهش می‌گن تاج خورشیدی، حدود دو میلیون درجه فارنهایته، یعنی تقریباً دویست برابر داغ‌تر! این افزایش دما در فاصله‌ای دورتر از خورشید، یه معمای بزرگه و از سال ۱۹۳۹ که برای بار اول دمای بالای تاج خورشیدی کشف شد، همچنان یه سؤال بی‌پاسخ مونده. سال‌ها دانشمندا تلاش کردن تا بفهمن چی باعث این گرمایش غیرمنتظره می‌شه، ولی تا حالا موفق نشدن.

کشف‌های جدید تو فهمیدن گرمایش تاج خورشیدی

حالا، یه تیم به سرپرستی سایاک بوس، پژوهشگر آزمایشگاه فیزیک پلاسما پرینستون که زیر نظر وزارت انرژی آمریکاست، یه قدم بزرگ تو فهمیدن مکانیسم گرمایش زیر پوست این قضیه برداشته. آخرین یافته‌هاشون نشون می‌ده که امواج پلاسمای برگشتی می‌تونن باعث گرم شدن حفره‌های تاجی بشن؛ این حفره‌ها مناطقی کم‌چگالی تو تاج خورشیدی هستن که خطوط میدان مغناطیسی‌شون به فضاهای بین سیاره‌ای می‌رن. این اکتشاف، یه پیشرفت اساسی تو حل یکی از بزرگ‌ترین رازهای نزدیک‌ترین ستاره‌ی ما به حساب میاد.

بوس، که نویسنده اصلی مقاله‌ایه که این نتایج رو تو نشریه اخترفیزیک منتشر کرده، گفت: «دانشمندا می‌دونستن که حفره‌های تاجی حرارت زیادی دارن، ولی مکانیسم زیربنایی که باعث این گرما می‌شه، خوب درک نشده بود.» و اضافه کرد: «نتایج ما نشون می‌ده که بازگشت امواج پلاسما می‌تونه این کار رو انجام بده. این اولین آزمایش آزمایشگاهی هست که نشون می‌ده امواج آلفون تحت شرایطی که به حفره‌های تاجی مربوط می‌شن، برمی‌گردن.»

این امواج که اسم‌شون رو از فیزیکدان سوئدی و برنده نوبل هانس آلفون گرفتن، شبیه ارتعاش‌های سیم‌های گیتارن، با این تفاوت که تو این مورد، امواج پلاسما ناشی از نوسانات میدان‌های مغناطیسین.

تحقیقات جدید در مورد امواج آلفون و گرم شدن حفره‌های تاجی

بوس و بقیه اعضای تیم از یه ستون پلاسما به طول ۲۰ متر تو دستگاه پلاسما بزرگ (LAPD) تو دانشگاه کالیفرنیا-لس آنجلس (UCLA) استفاده کردن تا امواج آلفون رو تو شرایطی که شبیه شرایط اطراف حفره‌های تاجی تو خورشیده، تحریک کنن. این آزمایش نشون داد که وقتی امواج آلفون به مناطقی با چگالی پلاسما و شدت میدان مغناطیسی متفاوت می‌رسن، همون‌طور که تو جو خورشید و اطراف حفره‌های تاجی اتفاق می‌افته، می‌تونن برگردن و به سمت منبعشون برگردن. برخورد امواج در حال حرکت به سمت بیرون و امواج برگشتی باعث ایجاد آشفتگی می‌شه که این، خودش باعث گرم شدن می‌شه.

جیسون تن‌بارج، پژوهشگر میهمان PPPL و یکی از همکارای این تحقیق، گفت: «فیزیکدان‌ها مدتهاست که فکر می‌کنن انعکاس امواج آلفون می‌تونه به توضیح گرم شدن حفره‌های تاجی کمک کنه، ولی اثباتش تو آزمایشگاه یا اندازه‌گیری مستقیمش ممکن نبوده.» و اضافه کرد: «این اولین اثبات تجربی هست که نشون می‌ده انعکاس امواج آلفون نه تنها ممکن هست، بلکه مقدار انرژی منعکس‌شده کافیه تا حفره‌های تاجی رو گرم کنه.»

علاوه بر آزمایش‌های آزمایشگاهی، تیم، شبیه‌سازی‌های کامپیوتری‌ای از این آزمایش‌ها انجام داد که انعکاس امواج آلفون رو تو شرایط مشابه با حفره‌های تاجی تأیید کرد. بوس گفت: «ما به‌طور مرتب چندتا تأیید انجام می‌دیم تا مطمئن بشیم نتایج‌مون دقیق هستن و شبیه‌سازی‌ها هم یکی از این مراحل بود. فیزیک انعکاس امواج آلفون خیلی جذاب و پیچیده‌اس! جالبه که چطور آزمایش‌های ساده فیزیک و شبیه‌سازی‌ها می‌تونن درک ما از سیستم‌های طبیعی مثل خورشید رو خیلی بهتر کنن.»

همکارای این تحقیق شامل دانشمندایی از دانشگاه پرینستون، دانشگاه کالیفرنیا-لس آنجلس و دانشگاه کلمبیا بودن. این تحقیق توسط وزارت انرژی آمریکا (DOE) با قراردادهای DE-AC0209CH11466 و DE-SC0021261، و همین‌طور توسط بنیاد ملی علوم (NSF) با شماره کمک هزینه 2209471، تأمین مالی شده. آزمایش تو تأسیسات علوم پلاسما پایه انجام شد که یه تأسیسات مشترک هست و قسمتی از برنامه علوم انرژی همجوشی دفتر علوم DOE هست و با قرارداد DOE DE-FC02-07ER54918 و NSF با قرارداد NSF-PHY 1036140 تأمین مالی شده.

“`