ما الذي يغذي مشاعل الشمس الأكثر عنفًا؟ العلماء أخيرا لديهم إجابة

حدد الباحثون نوعًا تم التعرف عليه حديثًا من الجسيمات النشطة للغاية الموجودة في الغلاف الجوي العلوي للشمس، مما يكشف عن ظاهرة لم يتم اكتشافها من قبل.

أفاد علماء الطاقة الشمسية أنهم حددوا مصدرًا مهمًا لأشعة جاما القوية التي تم إطلاقها خلال الانفجارات الشمسية الأكثر تطرفًا.

وفقا لبحث نشر في علم الفلك الطبيعة، حدد فريق من مركز NJIT لأبحاث الطاقة الشمسية والأرضية (NJIT-CSTR) مجموعة غير معروفة سابقًا من الجسيمات عالية الطاقة في الغلاف الجوي العلوي للشمس. ويبدو أن هذه الجسيمات مسؤولة عن التوقيعات الإشعاعية الغامضة التي لاحظها العلماء خلال التوهجات الشمسية الكبرى لسنوات عديدة.

تتبع الباحثون الإشارات إلى منطقة صغيرة مركزة من الإكليل الشمسي خلال توهج شديد من فئة X8.2 في 10 سبتمبر 2017. وفي تلك المنطقة، اكتشفوا أعدادًا هائلة من الجسيمات تصل طاقتها إلى عدة ملايين من الإلكترون فولت (MeV)، وهي تتجاوز بكثير مستويات الطاقة المرتبطة عادةً بالتوهجات الشمسية وتنتقل بسرعات قريبة من سرعة الضوء.

ويعتقد العلماء أن هذه الجسيمات تنتج أشعة جاما من خلال عملية تعرف باسم bremsstrahlung. في هذه العملية، تطلق الجسيمات المشحونة خفيفة الوزن مثل الإلكترونات إشعاعات عالية الطاقة عندما تصطدم بالمادة في الغلاف الجوي للشمس.

يقول فريق البحث إن هذا الاكتشاف يساعد في حل الأسئلة القديمة حول كيفية توليد التوهجات الشمسية للإشعاع الشديد. وقد يؤدي أيضًا إلى نماذج أفضل للسلوك الشمسي، مما قد يؤدي في نهاية المطاف إلى تحسين التنبؤات بالطقس الفضائي.

قال جريجوري فليشمان، أستاذ أبحاث الفيزياء في NJIT-CSTR والمؤلف الرئيسي للدراسة: “كنا نعلم أن التوهجات الشمسية تنتج إشارة أشعة جاما فريدة من نوعها، لكن هذه البيانات وحدها لا يمكنها الكشف عن مصدرها أو كيفية توليدها”. “بدون هذه المعلومات المهمة، لم نتمكن من فهم الجسيمات المسؤولة بشكل كامل أو تقييم أي تأثير محتمل على بيئة الطقس الفضائي لدينا. من خلال الجمع بين عمليات رصد أشعة جاما والموجات الدقيقة من التوهج الشمسيلقد تمكنا أخيراً من حل هذا اللغز.”

الجمع بين الملاحظات الفضائية والأرضية

لتحديد مصدر الإشعاع، قام باحثو معهد نيو جيرسي للتكنولوجيا بجمع ملاحظات عن توهج عام 2017 من جهازين متكاملين. وشملت هذه ناساتلسكوب فيرمي لأشعة جاما الفضائي ومصفوفة أوينز فالي الشمسية الموسعة (EOVSA) التابعة لـ NJIT، وهو نظام تلسكوب راديوي متقدم يقع في كاليفورنيا.

سجل تلسكوب فيرمي قياسات تفصيلية لأشعة جاما عالية الطاقة المنبعثة أثناء التوهج. وفي الوقت نفسه، قدمت EOVSA صورًا بالموجات الدقيقة التي كشفت عن مكان تحرك الجزيئات النشطة داخل الهالة الشمسية.

عندما قام الفريق بتحليل مجموعتي البيانات معًا، حددوا منطقة معينة في الغلاف الجوي الشمسي تُعرف باسم المنطقة محل الاهتمام 3 (ROI 3). برزت هذه المنطقة إلى جانب منطقتين تم فحصهما سابقًا، ROI 1 وROI 2، لأنها أظهرت تداخلًا بين إشارات الموجات الدقيقة وأشعة جاما، مما يشير إلى وجود مجموعة غير عادية من الجسيمات عالية الطاقة.

وأشار هذا التقارب إلى مجموعة فريدة من الجسيمات التي تم تنشيطها إلى مستويات MeV.

وأوضح فليشمان: “على عكس الإلكترونات النموذجية التي تتسارع في التوهجات الشمسية، والتي عادةً ما يتناقص عددها مع زيادة طاقتها، فإن هذه المجموعة المكتشفة حديثًا غير عادية لأن معظم هذه الجسيمات لديها طاقات عالية جدًا، في حدود ملايين الإلكترون فولت، مع وجود عدد قليل نسبيًا من الإلكترونات ذات الطاقة المنخفضة”.

باستخدام النمذجة المتقدمة، ربط الفريق توزيع الطاقة لهذه الجسيمات مباشرة مع طيف أشعة جاما المرصود، مشيرًا إلى انبعاث bremsstrahlung، وهو ضوء عالي الطاقة ينتج عادةً عندما تصطدم الإلكترونات بالشمس. بلازما – كمصدر بعيد المنال لإشارات أشعة جاما.

الآثار المترتبة على فيزياء التوهج الشمسي

يقول فليشمان أيضًا إن ملاحظاتهم داخل ROI 3 – التي تقع بالقرب من مناطق اضمحلال المجال المغناطيسي الكبير والتسارع الشديد للجسيمات – تدعم نظريات طويلة الأمد حول كيفية تسريع التوهجات الشمسية للجسيمات إلى طاقات شديدة واستدامتها.

قال فليشمان: “نرى دليلاً واضحًا على أن التوهجات الشمسية يمكنها تسريع الجسيمات المشحونة بكفاءة إلى طاقات عالية جدًا عن طريق إطلاق الطاقة المغناطيسية المخزنة. ثم تتطور هذه الجسيمات المتسارعة إلى ذروة التجمعات التي اكتشفناها والتي تبلغ MeV”.

في الوقت الحالي، يقول فليشمان إن الأسئلة الرئيسية لا تزال قائمة حول هذه التجمعات المتطرفة من الجسيمات.

يمكن أن تأتي رؤى المراقبة المستقبلية قريبًا من مصفوفة NJIT’s Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA)، والتي يتم ترقيتها حاليًا إلى EOVSA-15. يتم تمويل هذا المشروع، بقيادة أستاذ الفيزياء NJIT-CSTR ومدير EOVSA Bin Chen – وهو مؤلف مشارك في الدراسة – من قبل مؤسسة العلوم الوطنية وسيعمل على تعزيز المصفوفة بـ 15 هوائيًا جديدًا وموجزات متقدمة فائقة النطاق.

وقال فليشمان: “أحد الأمور المجهولة الكبيرة هو ما إذا كانت هذه الجسيمات إلكترونات أم بوزيترونات”. “إن قياس استقطاب انبعاثات الموجات الميكروية الناتجة عن أحداث مماثلة يمكن أن يوفر طريقة محددة للتمييز بينها. ونتوقع أن نكتسب هذه الإمكانية قريبًا مع ترقية EOVSA-15.”

المرجع: “ذروة الإلكترونات بميجا إلكترون فولت في مصدر إكليلي للتوهج الشمسي” بقلم جريجوري د. فليشمان، وإيفان أوبارين، وجيلو إم. نيتا، وبن تشين، وسيجي يو، وديل إي. غاري، 7 يناير 2026، علم الفلك الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41550-025-02754-ث

وقد تم دعم دراسة الفريق بتمويل من المؤسسة الوطنية للعلوم ووكالة ناسا.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.