پرده‌برداری از راز «سیخک‌»های خورشیدی

در واقع اگر بتوان «سطح»ای را برای خورشید متصور بود، این سطح همین پوشش از «سیخک»های خورشیدی است – عوارضی مرموز که گرچه وجودشان از اواخر قرن نوزدهم محرز شده بود، اما به تازگی توضیحی متقاعدکننده برایشان یافت شده است.

سیخک‌های خورشیدی از دید فضاپیمای IRIS، متعلق به سازمان فضایی ایالات متحده (ناسا)

بالغ بر یک دهه است که تیمی از خورشیدپژوهان به سرپرستی متس کارلسون و ویگو هنستین از دانشگاه اسلوی نروژ، در پی توضیحی مستدل برای منشأ این سیخک‌ها و طریقه تأثیرگذاری‌شان بر لایه‌های فوقانی خورشید برآمده‌اند.

در شرح اهمیت سیخک‌ها همین بس که خاطرنشان شود آنها حلقه وصل بدنه خورشید با مواد باردار پرتابی از آن به سایر نقاط منظومه‌مان به شمار می‌روند. هر ذره بارداری که به طریقی از خورشید به زمین راه پیدا می‌کند – و بارزترین طریقه‌اش واکنش با لایه‌های فوقانی جو زمین و تشکیل پرده‌های رنگارنگ «شفق قطبی» است – روزی جزو جریان متلاطم یک سیخک خورشیدی به شمار می‌رفته است.

اما از آن مهم‌تر، به نظر می‌رسد که سیخک‌ها خود «دلیل» فوران این مواد از خورشید باشند، و در این بین به بروز برخی پدیده‌های شگفت‌انگیز سطح و پیرامون خورشید هم دامن بزنند.

از جمله این پدیده‌های شگفت‌انگیز می‌توان به رشد نامتعارف دما به تبع افزایش ارتفاع از سطح خورشید اشاره کرد که سال‌هاست ذهن خورشیدشناسان را به خود معطوف داشته است. این پدیده به آن می‌ماند که دمای پیرامون یک بخاری، از درون آن بیشتر باشد. اگرچه تاکنون فرضیات متعددی در تلاش برای تبیین این پدیده‌ و دیگر معماهای مشابه آن مطرح شده است، اما گذشت سالیان مشخص ساخت که صِرف اتکا به مشاهدات، راهبردی نیست که تکافوی درک ساختاری به پیچیدگی خورشید را بدهد. از همین رو، به موازات مشاهدات، شبیه‌سازی‌ها هم رفته‌رفته عرصه را بر احتمال پاسخ‌گویی به چنین معماهایی بازتر کردند.

نمایی از یک خورشیدگرفتگی کلی در نور مرئی. هاله درخشان پیرامون خورشید، جو فوقانی آن – موسوم به «تاج خورشید» – است که دمای آن به طرز معمابرانگیزی بالغ بر ۱۶۰ برابر دمای سطح خورشید است / عکس از کوئن ون‌گورپ

تیم کارلسون و هنستین نیز طی ده سال گذشته به دفعات کوشیدند مدلی را ارائه کنند که به نحوی منجر به خلق سیخک‌های خورشیدی بشود. اما با وجود آنکه این مدل‌ها همه بر دانش روز مبتنی بودند، هیچ‌کدام‌شان اثری از این عوارض را بر سطح خورشید نشان نمی‌دادند. واضح بود که در این بین مؤلفه‌ای گم شده است.

تکمیل طولانی پازلی هزارقطعه

حال، به لطف پیشرفت فناوری و تسریع محاسباتی که در غیراین‌صورت چه بسا سال‌ها به طول می‌انجامید، آن مؤلفه گمشده جایی در بین «ناخالصی‌ها» یافت شده است.

در کلیه شبیه‌سازی‌هایی که تا پیش از این صورت گرفته بود، جو تحتانی خورشید، منطقه‌ای یکسره متشکل از گاز داغ برانگیخته (یا به عبارت دقیق‌تر، پلاسمای یونیزه) تصور می‌شد؛ پیش‌فرضی که تحولات دینامیکی این منطقه را به سادگی همچون تابعی از میدان مغناطیسی خورشید تعریف می‌کرد.

اما پژوهشگران با الهام از ساختار لایه یونوسفر جو زمین (که از آمیزه‌ای از ذرات باردار و خنثی تشکیل شده است)، احتمال حضور گاز خنثی در جو تحتانی خورشید را نیز مدنظر قرار دادند. از آنجاکه گاز خنثی رفتار دینامیکی مستقلی از میدان‌های مغناطیسی دارد، ترسیم دورنمایی از برآیند تحولات حاصله مستلزم محاسباتی فوق‌العاده سنگین‌تر بود – محاسباتی که حتی با به خدمت گرفتن ابررایانه «پلایدز» پایگاه پژوهشی ایمز ناسا نیز افزون بر یک سال به طول انجامیدند.

مقایسه مشاهدات رصدی (بالا) با نتایج شبیه‌سازی اخیر از ساز و تشکیل سیخک‌های خورشیدی، که گویای یک انطباق بی‌سابقه است.

تنها در چنین شرایطی بود که ماحصل شبیه‌سازی‌ها عوارضی شبیه به سیخک‌ها را نیز شامل می‌شد. این عوارض هنگامی تشکیل شدند که آرایش خطوط مغناطیسی خورشید در واکنش به جریانات همرفتی گاز داغ، به سرعت دچار تحول می‌شد.

این در حالی است که چنانچه این گاز را کاملاً برانگیخته و عاری از ذرات خنثی تصور کنیم، خطوط مغناطیسی هرگز از چنین سیالیتی برخوردار نخواهند بود و در همان لایه‌های تحتانی جو خورشید محبوس می‌مانند (یا به عبارت دیگر، آن «جداره نامرئی» سیخک‌ها دیگر استحکامی نخواهد داشت).

در این شرایط، اصطکاک حاصل از عبور پرسرعت گاز برانگیخته از کنار گاز خنثی نیز منبعی تازه را برای رشد دمای این منطقه از خورشید معرفی می‌کرد.

اما جالب اینجاست که در بین پدیده‌های حاصل از این شبیه‌سازی، علاوه بر سیخک‌ها، ردپای «امواج آلف‌وِن» نیز به چشم می‌خورد؛ همان امواج شلاق‌مانند مغناطیسی که تصور می‌رود عامل افزایش دمای جو خورشید در نسبت با سطح آن باشند. با این حساب، انتظار می‌رود که بتوان در آینده به ارتباطاتی دقیق‌تر بین سیخک‌ها و این امواج پی برد.

در مجموع، این برای نخستین بار است که تصویر نهایی حاصله از تلاشی برای شبیه‌سازی جو فوقانی و تحتانی خورشید، تشابهی چشمگیر را با مشاهدات رصدی به نمایش می‌گذارد، و امید می‌رود تا با ارتقای دقت محاسبات و رصدها طی سالیان آتی، بر غنای یافته‌های آن افزوده شود.