محققان منبع مرموز سیگنال‌های «تپش قلب خورشید» را مشخص کردند

به گزارش گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا به نقل از وبگاه (سای تک دیلی)، یک تیم بین المللی از محققان کشف خود را از محل منبع یک سیگنال رادیویی منتشر شده از یک شراره خورشیدی کلاس C در بیش از ۵۰۰۰ کیلومتری سطح خورشید در مجله Nature Communications منتشر کرده‌اند.

محققان می‌گویند یافته‌های این مطالعه می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا فرآیند‌های فیزیکی پشت انتشار انرژی شراره‌های خورشیدی - قوی‌ترین انفجار‌های منظومه شمسی - را بهتر درک کنند.

سیجی یو، نویسنده مسئول این مطالعه و ستاره شناس وابسته به مرکز تحقیقات خورشیدی-زمینی NJIT گفت: این کشف غیرمنتظره است. این الگوی ضربان برای درک اینکه چگونه انرژی در جو خورشید در طی این انفجار‌های فوق‌العاده قدرتمند در خورشید آزاد می‌شود و پراکنده می‌شود، مهم است.

با این حال، منشأ این الگو‌های تکراری، که ضربان‌های شبه تناوبی نیز نامیده می‌شوند، از دیرباز یک راز و منبع بحث در میان فیزیکدانان خورشیدی بوده است.

انفجار‌های رادیویی خورشیدی انفجار‌های شدید امواج رادیویی از خورشید هستند که اغلب با شراره‌های خورشیدی مرتبط هستند و مشخص شده است که سیگنال‌هایی با الگو‌های تکرار شونده دارند.

این تیم در رصدخانه (OVRO)، نزدیک بیگ پاین کالیفرنیا، پس از مطالعه مشاهدات مایکروویو از یک رویداد شعله ور خورشید در ۱۳ ژوئیه ۲۰۱۷، که توسط تلسکوپ رادیویی NJIT به نام آرایه خورشیدی دره گسترش یافته اوونز (EOVSA) که در رادیو دره اوونز قرار دارد، گرفته شده بود، توانست منبع این سیگنال‌های الگو را کشف کند.

EOVSA به طور معمول خورشید را در طیف وسیعی از فرکانس‌های مایکروویو بین ۱ تا ۱۸ گیگاهرتز (گیگاهرتز) مشاهده می‌کند و به تشعشعات رادیویی ساطع شده توسط الکترون‌های پرانرژی در جو خورشید حساس است که در شراره‌های خورشیدی انرژی می‌گیرند.

بر اساس مشاهدات EOVSA از شعله، این تیم فوران‌های رادیویی را نشان داد که دارای یک الگوی سیگنال است که هر ۱۰ تا ۲۰ ثانیه تکرار می‌شود «مانند ضربان قلب».

این تیم یک سیگنال قوی شبه تناوبی (QPP) را در پایه ورق جریان الکتریکی شناسایی کردند که بیش از ۲۵۰۰۰ کیلومتر در منطقه شعله ور هسته فوران کشیده شده است، جایی که خطوط میدان مغناطیسی متضاد به یکدیگر نزدیک می‌شوند، می‌شکنند و دوباره وصل می‌شوند و انرژی شدید تولید می‌کنند که انرژی مورد نیاز فوران را تامین می‌کند.

اما در کمال تعجب، کو می‌گوید که آن‌ها ضربان قلب دوم را در شعله ور کشف کردند.

کو گفت: الگو‌های تکرار شونده برای انفجار‌های رادیویی خورشیدی غیرمعمول نیستند. اما جالب است که یک منبع ثانویه وجود دارد که ما انتظار نداشتیم در امتداد صفحه جریان کشیده قرار داشته باشد که به شکلی مشابه منبع اصلی QPP پالس می‌کند.

یو افزود: سیگنال‌ها احتمالاً از اتصالات مغناطیسی شبه تکراری در صفحه جریان شعله ور می‌آیند. این اولین بار است که یک سیگنال رادیویی شبه دوره‌ای واقع در منطقه اتصال مجدد شناسایی شده است. این تشخیص می‌تواند به ما کمک کند تا مشخص کنیم کدام یک از این دو منبع باعث منبع دیگر شده است.

این تیم با استفاده از قابلیت‌های منحصر به فرد تصویربرداری مایکروویو EOVSA، توانستند طیف انرژی الکترون‌ها را در دو منبع رادیویی در این رویداد اندازه‌گیری کنند.

تصویربرداری طیفی EOVSA تشخیص‌های جدیدی را از نظر مکانی و زمانی از الکترون‌های غیرحرارتی شعله‌ور به ما داد.... ما دریافتیم که توزیع الکترون‌های پرانرژی در منبع اصلی QPP در فاز با منبع QPP ثانویه در ورق جریان الکترونیکی متفاوت است. این نشانه قوی است که دو منبع QPP نزدیک به هم مرتبط هستند.

اعضای تیم در ادامه تحقیقات خود، مدل‌سازی عددی ۲.۵ بعدی شعله‌های خورشیدی را به رهبری نویسنده دیگر مقاله و استاد نجوم شین چنگ در NJU، با مشاهداتی از انتشار اشعه ایکس نرم از شعله‌های خورشیدی مشاهده شده توسط NOAA ترکیب کردند. ماهواره GOES، شار نرم اشعه ایکس از جو خورشید را در دو باند انرژی مختلف اندازه گیری می‌کند.

چنگ گفت: ما می‌خواستیم بدانیم تناوب در برگه فعلی چگونه رخ می‌دهد. فرآیند فیزیکی که باعث تناوب می‌شود چیست و چگونه با تشکیل QPP‌ها مرتبط است؟

تجزیه و تحلیل این تیم نشان داد که جزایر مغناطیسی یا ساختار‌های حباب مانندی وجود دارند که در ورق جاری شکل می‌گیرند و به‌طور شبه دوره‌ای به سمت ناحیه شعله‌ور شدن حرکت می‌کنند.

چنگ توضیح داد: ظاهر جزایر مغناطیسی در ورقه جریان طولانی‌مدت نقش کلیدی در تنظیم نرخ آزاد شدن انرژی در طول این فوران دارد. چنین فرآیند آزادسازی انرژی شبه دوره‌ای منجر به تولید مکرر الکترون‌های پرانرژی می‌شود که به صورت QPP در امواج مایکروویو و طول‌موج‌های نرم پرتو ایکس ظاهر می‌شوند.

در نهایت، یو می‌گوید که یافته‌های این مطالعه، نور تازه‌ای را بر پدیده‌ای مهم در زمینه فرآیند اتصال مجدد که این رویداد‌های انفجاری را هدایت می‌کند، می‌افکند.

ما در نهایت منشا QPP‌ها را در شراره‌های خورشیدی در نتیجه اتصال مجدد دوره‌ای در ورق جریان شعله ور مشخص کردیم.... این مطالعه باعث بررسی مجدد تفاسیر رویداد‌های QPP گزارش شده قبلی و پیامد‌های آن‌ها بر شراره‌های خورشیدی می‌شود.