قام العلماء بتجميع أول خرائط مستمرة ثنائية الأبعاد للحافة الخارجية للغلاف الجوي للشمس، وهي الحدود المتحركة والمضطربة حيث تفلت الرياح الشمسية من تأثير المجال المغناطيسي للشمس.

ومن خلال مقارنة هذه الخرائط بالقياسات التفصيلية التي أجراها المختصون مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) وجد أنه مع زيادة النشاط الشمسي، تتوسع هذه الحدود، وتصبح أكثر غير متجانسة و”خشنة”. وستساعد النتائج في تحسين نماذج التنبؤ بتأثير الشمس على الأرض ودراسة مدى تعقيد الأجواء للنجوم الأخرى.

يقول عالم الفيزياء الفلكية سام بادمان من CfA، المؤلف الرئيسي للدراسة: “ستساعد البيانات الواردة من مسبار باركر من أعماق سطح ألففين في الإجابة على أسئلة مهمة حول الإكليل الشمسي، مثل سبب ارتفاع درجة حرارته. لكن نحتاج أولاً إلى تحديد أين تقع هذه الحدود بالضبط”.

وتستند الخرائط إلى البيانات التي تم جمعها بواسطة مسبار باركر الشمسي التابع لناسا أثناء الرحلة الغوص العميق في جو الشمس . ونشرت نتائج الدراسة في المجلة رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.

سطح ألففين

الحد في الغلاف الجوي الشمسي الذي تتجاوز فيه سرعة الرياح الشمسية الخارجية سرعة انتشار الموجات المغناطيسية – سطح ألففين – بمثابة “نقطة اللاعودة” للمادة التي تغادر الشمس وتطير إلى الفضاء بين الكواكب. بعد عبور هذا الخط، لم يعد بإمكان المادة العودة مرة أخرى. تمثل هذه الحدود بشكل أساسي “الحافة” الفعلية للغلاف الجوي الشمسي – ويمكن أن تكون مختبرًا فريدًا لدراسة نجمنا وتأثيره على الأرض وبقية النظام الشمسي.

باستخدام أداة SWEAP (إلكترونات الرياح الشمسية والبروتونات) الخاصة بمسبار باركر، والتي طورتها CfA بالتعاون مع جامعة كاليفورنيا، بيركلي، جمع العلماء بيانات من أعماق منطقة ألففين الفرعية للشمس.

يقول عالم الفلك مايكل ستيفنز من CfAU، قائد مشروع SWEAP: “لا تزال هناك العديد من الأسئلة الفيزيائية الرائعة حول الإكليل الشمسي والتي ليس لدينا إجابات كاملة عليها. يقدم هذا العمل دليلاً لا جدال فيه على أن مسبار باركر الشمسي يغوص بشكل أعمق في المنطقة التي تولد فيها الرياح الشمسية مع كل مدار. إننا نواجه الآن فترة مثيرة سنشهد فيها بشكل مباشر كيف تتغير هذه العمليات مع انتقال الشمس إلى المرحلة التالية من دورة نشاطها”.

رسم الخرائط والتأكيد

ويضيف بادمان: “في السابق، لم يكن بوسعنا سوى تقدير موقع الحدود الشمسية من بعيد، دون أن نكون قادرين على التحقق مما إذا كنا على حق”. – الآن لدينا خريطة دقيقة يمكننا استخدامها للتنقل عند دراستها. والأهم من ذلك، يمكننا أيضًا ملاحظة كيفية تغيرها ومقارنة هذه التغييرات بالبيانات التي تم الحصول عليها عن قرب. وهذا يعطينا صورة أوضح بكثير لما يحدث بالفعل حول الشمس.”

لقد عرف العلماء سابقًا أن هذه الحدود تتغير ديناميكيًا مع الدورات الشمسية: عند الابتعاد عن الشمس، تصبح أكبر وأكثر تنظيمًا وتعقيدًا خلال الحد الأقصى للطاقة الشمسية، والعكس صحيح – خلال الحد الأدنى للطاقة الشمسية. لكن لا يوجد حتى الآن دليل مباشر على أن هذه التغييرات تبدو هكذا تمامًا.

ويوضح بادمان: “نرى أنه مع مرور الشمس بدورات من النشاط، يزداد شكل وارتفاع سطح ألففين حولها، ويصبح السطح نفسه أكثر تفاوتا. وهذا في الواقع ما توقعناه سابقا، ولكن الآن يمكننا تأكيده بشكل مباشر”.

ما هو التالي

يمكن للخرائط الجديدة والبيانات ذات الصلة أن تساعد العلماء في الإجابة على الأسئلة الرئيسية حول العمليات الفيزيائية العميقة في الغلاف الجوي الشمسي. وستؤدي هذه المعرفة بدورها إلى نماذج أفضل للرياح الشمسية والطقس الفضائي، مما يحسن دقة التنبؤات بالنشاط الشمسي وتأثيره على الأرض وكل ما عليها.

سيساعد ذلك أيضًا في العثور على إجابات للأسئلة القديمة حول حياة النجوم في مجرتنا والكون – منذ ولادتها وحتى ملامح تطورها خلال دورة حياتها، بما في ذلك التأثير على صلاحية الكواكب التي تدور حولها للسكن.

خلال الحد الأدنى التالي من الطاقة الشمسية، يخطط الفريق للغوص مرة أخرى في الهالة الشمسية لدراسة كيفية تغيرها طوال الدورة الشمسية.