در سال ۲۰۱۴، ناسا یک راکت صوتی را به فضا پرتاب کرد که توانایی دریافت پرتوهای ایکس خورشید را داشت. این راکت صوتی پیش از آن‌که مجدداً به زمین سقوط کند، توانست پرتوهای ایکس خورشید را دریافت کند که البته این کار برای مدت‌زمان اندکی انجام شد؛ اما مطالعه‌ی این داده‌ها و تجزیه و تحلیل آن‌ها، می‌تواند به حل یکی از نامتعارف‌ترین معماهای خورشید کمک کند. مدت زیادی است که دانشمندان به این موضوع فکر می‌کنند که چرا اتمسفر خورشید نسبت به سطح این ستاره، داغ‌تر است؟
اختلاف دمای سطح و اتمسفر خورشید، اصلاً ناچیز نیست. سطح قابل مشاهده‌ی خورشید که به آن فتوسفر یا نورسپهر می‌گویند به هیچ عنوان سرد نیست و دمای آن به ۵۵۰۰ درجه‌ی سلسیوس (۱۰۰۰۰ درجه‌ی فارنهایت) می‌رسد؛ اما اتمسفر خارجی این ستاره یا همان تاج خورشیدی (کرونا)، به مراتب داغ‌تر است و دمای آن به چندین میلیون کلوین می‌رسد.
یکی از توضیحات احتمالی برای دمای بالای اتمسفر خورشید، انفجارهای کوچک خورشیدی هستند که باعث می‌شوند انرژی و پلاسما به درون تاج خورشیدی آزاد شود و دمای تاج خورشیدی به شکل مرگباری افزایش یابد. به این انفجارهای کوچک، «نانو شراره» خورشیدی گفته می‌شود. این توضیح، نخستین بار در سال ۱۹۶۰ میلادی ارائه شد؛ اما از آن‌جایی که در آن زمان با وجود مطالعات بسیار، امکانات کمی وجود داشت، تشخیص این انفجارهای کم‌نور میکروسکوپی که هزاران بار در ثانیه در سرتاسر نورسپهر به‌صورت موجی حرکت می‌کنند، بسیار دشوار بود.
اکنون به لطف مطالعه‌‌ای که به رهبری شین نوسکی ایشیکاوا از آژانس اکتشافات هوافضایی ژاپن انجام شد، دانشمندان می‌توانند بهترین توضیح را برای این پدیده ارائه دهند. ایشیکاوا و دیگر پژوهشگران همکارش، به سراغ داده‌هایی رفتند که راکت صوتی FOXSI-2 در جریان پروازی که در دسامبر ۲۰۱۴ انجام شد، جمع‌آوری کرد. این افراد مجدداً داده‌ها را بررسی کردند و به نکات مهمی پی بردند. این گروه پژوهشگر می‌گویند که مشاهده‌ی این انفجارهای کوچک، آن هم در میان سطح پر آشوب خورشید و انفجارهای حلقوی، کاری بسیار دشوار و چالش برانگیز بوده است.
شین نوسکی ایشیکاوا می‌گوید:
ما فکر می‌کنیم که نانو شراره‌های خورشیدی، چیزی در حدود میلیون‌ها تا میلیاردها بار کوچک‌تر از شراره‌های خورشیدی متداول هستند. در حال حاضر نانوشراره‌ها مد نظر ما هستند؛ اما شما نباید آن‌ها را با انفجارهای ناقص و ضعیفی که در سطح خورشید رخ می‌دهند اشتباه بگیرید. نانوشراره‌های خورشیدی دارای قدرت انفجاری ۱۰۱۹ ژول (معادل ۱۰ میلیارد تُن TNT) هستند.
این گروه پژوهشگر با متمرکز کردن ابزارهای تصویربرداری اشعه‌ی ایکس FOXSI-2 روی ناحیه‌ای خاص از خورشید که در آن فعالیت‌های شراره‌ای در مقیاس بزرگ دیده نمی‌شود، متوجه شدند که تابش‌های بسیار پرانرژی اشعه ایکس ساطع می‌شود و این موضوع نشان می‌دهد پلاسما در آن ناحیه دمایی بیش از ۱۰ میلیون کلوین دارد. ابزارهای علمی FOXSI-2 حدود ۱۰۰ برابر حساس‌تر از دیگر تجهیزاتی هستند که دانشمندان پیش‌تر برای مشاهده‌ی چنین فعالیتی استفاده می‌کردند و این مطالعه نیز تنها به لطف این تجهیزات حساس امکان‌پذیر شده است. پیش‌تر، دانشمندان تنها توضیحی که برای دمای بالای پلاسمای خورشید می‌توانستند ارائه دهند، این بود که نانو شراره‌ها باعث این افزایش دما می‌شوند.
پژوهشگران، پیش‌تر می‌گفتند که گرمای سوزان تاج خورشیدی، حاصل فعالیت‌های میدان مغناطیسی در اتمسفر خارجی خورشید است؛ اما اکنون با توجه به یافته‌های ایشیکاوا و گروهش، این توضیح نمی‌تواند برای دماهای پلاسمای شناسایی‌شده توسط FOXSI-2 صدق کند. گام بعدی پژوهشگران این است که ببینند چه تعداد نانوشراره روی خورشید منفجر می‌شوند. همچنین، آن‌ها می‌خواهند انرژی جمع‌شده در این نانوشراره‌ها را اندازه‌گیری کنند.
برای انجام این کار، پژوهشگران روی ساخت ماهواره‌ای کار می‌کنند که بتواند نانوشراره‌های خورشیدی را پیش از آن‌که منفجر شوند شناسایی کند. همچنین آن‌ها قصد دارد که راکت‌های صوتی بیشتری به فضا پرتاب کنند تا پژوهش‌های خود را روی خورشید گسترش دهند.
استیون کریستی از مرکز پروازهای فضایی گودارد ناسا، سال گذشته گفت:
در مورد FOXSI-3، ما سعی کرده‌ایم تا جای ممکن، حساسیت آن را افزایش دهیم.
جانشین FOXSI-2 قرار است که ماه آگوست سال ۲۰۱۸ به فضا پرتاب شود و با توجه به به‌روزرسانی‌های بزرگی که روی قطعات داخلی آن انجام شده است، انتظار می‌رود که بتواند به ما چیزهای بیشتری در مورد آن‌چه در پس داغ‌ترین اتمسفر در منظومه‌ی شمسی پنهان شده، بگوید.
نتایج این پژوهش، در نشریه‌ی Nature Astronomy منتشر شده است.
نظرات