تفاصيل مذهلة عن سطح الشمس من أكبر تلسكوب في العالم

تُظهر صورة للشمس تم التقاطها حديثًا بواسطة أكبر تلسكوب شمسي في العالم سطح أقرب نجومنا بتفاصيل غير مسبوقة، مما يلقي الضوء على تعقيداتها النارية.

هذه الصورة هي الأولى التي يلتقطها تلسكوب دانيال ك. إينوي الشمسي الجديد التابع لمؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية "دانيال ك. إينوي". يمكن للأداة بناء رؤية ثلاثية الأبعاد أقرب من أي وقت مضى لما يحدث على سطح الشمس، وفقًا لـ بيان صحفي.

تكشف الصورة المقربة عن مجموعة من البقع الشمسية الداكنة بحجم قارة بالقرب من مركز الغلاف الجوي الداخلي للشمس، بمقياس 6.2 ميل (10 كيلومترات) لكل بكسل.

تشير هذه الشوائب إلى مناطق النشاط المغناطيسي المكثف، حيث من المحتمل أن تحدث التوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية أو المقذوفات الإكليلية. والانبعاثات الكتلية الإكليلية هي سحب كبيرة من الغازات المتأينة تسمى البلازما والمجالات المغناطيسية التي تنفجر من الغلاف الجوي الخارجي للشمس.

وقال فريدريك فويغر، عالم برنامج تلسكوب إينوي الشمسي التابع لمؤسسة العلوم الوطنية في رسالة بالبريد الإلكتروني، إن الصور المفصلة مثل هذه الصورة، التي التقطت في أوائل ديسمبر، تشكل وسيلة مهمة للعلماء لمعرفة الطقس الشمسي المحتمل أن يكون خطيراً والتنبؤ به.

وقال فويغر: أفادت التقارير أن عاصفة شمسية في القرن التاسع عشر (حدث كارينغتون) (https://scijinks.gov/what-was-the-carrington-event/) كانت نشطة للغاية لدرجة أنها تسببت في اندلاع حرائق في محطات التلغراف. "نحن بحاجة إلى فهم الدوافع الفيزيائية لهذه الظواهر وكيف يمكن أن تؤثر على تقنيتنا وحياتنا في نهاية المطاف."

وأوضح أن هذه الاندفاعات النشطة من الشمس يمكن أن تتفاعل مع المجال الكهرومغناطيسي لكوكبنا، مما يسبب اضطرابات في البنية التحتية الرئيسية مثل شبكات الطاقة الكهربائية وشبكات الاتصالات التي تعمل بالأقمار الصناعية.

وتمر الشمس بفترات من النشاط المغناطيسي المرتفع والمنخفض في دورة مدتها 11 عاماً. وفي أكتوبر/تشرين الأول، أعلن علماء من الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي ووكالة ناسا والهيئة الدولية للتنبؤ بالدورة الشمسية أعلن أن الشمس وصلت إلى ذروة النشاط، والتي تسمى الحد الأقصى الشمسي. وخلال هذه الذروة، ينقلب القطبان المغناطيسيان للشمس، وتظهر المزيد من البقع الشمسية على سطحها.

من المتوقع أن يستمر الحد الأقصى لعدة أشهر، لذا فهو وقت مناسب لتلسكوب إينوي الشمسي لتكثيف اختباراته للأجهزة مع صور مذهلة لسطح الشمس الديناميكي.

نظرة أقرب إلى الشمس

قال مارك ميش، عالم الأبحاث في المعهد التعاوني للبحوث في العلوم البيئية في جامعة كولورادو بولدر، إن الحرارة تتسرب من قلب الشمس وترتفع إلى سطحها من خلال حركات السوائل، مثل الحساء المغلي على الموقد. لم يشارك ميش في البحث.

البقع الشمسية، إذن، هي مثل "سدادات مغناطيسية"، أو تشابكات في الحقول المغناطيسية المعقدة للنجم، والتي تمنع الحرارة من الوصول إلى السطح، كما قال ميش. ولهذا السبب، تبدو البقع الشمسية، التي ينبعث منها ضوء أقل من المناطق الأخرى من الشمس، أكثر قتامة في الصور وأكثر برودة من المناطق المحيطة بها. وأضاف أنه على الرغم من ذلك، فإن البقع الشمسية "لا تزال أكثر حرارة من أي فرن على الأرض".

يأتي الملمس الظاهري للشمس من الكثافات ودرجات الحرارة المتفاوتة داخل سطحها، الذي يحتوي على طبقات تشبه البصلة. وقال ميش إنه من خلال "ضبط" الأطوال الموجية المختلفة، أو الألوان، مثل موالف الراديو، يوفر جهاز VTF طريقة لسبر هذه الطبقات المختلفة ومراقبة ما يحدث بينها، كما قال ميش.

وبعبارة أخرى، في حين أن الصورة من الكاميرا الشخصية تستخدم ضوءًا يحتوي على أطوال موجية متعددة في نفس الوقت، فإن VTF، وهو نوع من مقياس الطيف الطيفي للتصوير، يقوم بتصفية الأطوال الموجية القابلة للقياس واحدة تلو الأخرى.

لإنجاز هذا الترشيح، يستخدم الجهاز إيتالون، وهو عبارة عن لوحين زجاجيين يفصل بينهما مجرد ميكرون.

يقول فويغر: "لا يختلف المبدأ عن مبدأ سماعات إلغاء الضوضاء: عندما تنتقل موجتان متشابهتان في نفس المسار أو في مسار متقاطع، يمكن أن تتفاعل الموجتان مع بعضهما البعض إما لإلغاء بعضهما البعض، أو يمكن أن تعزز كل منهما الأخرى". "تتداخل الموجات الضوئية "المحصورة" بين هذين اللوحين، وتحدد المسافة بين اللوحين أي "ألوان" الضوء التي يتم تمريرها بالضبط، وأيها يلغي الآخر".

في بضع ثوانٍ فقط، تلتقط الأداة القوية مئات الصور من خلال المرشحات المختلفة وتجمعها في لقطة ثلاثية الأبعاد.

ويمكن للباحثين بعد ذلك استخدام الصور الناتجة لدراسة درجة الحرارة والضغط والسرعة وبنية المجال المغناطيسي في طبقات مختلفة من الغلاف الجوي الشمسي.

"كانت رؤية تلك المسوحات الطيفية الأولى لحظة سريالية. هذا شيء لا يمكن لأي أداة أخرى في التلسكوب أن تحققه بنفس الطريقة"، قال الدكتور ستايسي سويوكا، كبير المهندسين البصريين في المرصد الشمسي الوطني، في بيان.

Loading image...

ما هي الخطوة التالية في الأفق؟

يمثل مقياس الاستقطاب الطيفي التصويري تتويجاً لأكثر من عقد من التطوير.

يقع في المرصد الشمسي الوطني التابع لمؤسسة العلوم الوطنية في قمة جبل هاليكالا البركاني في ماوي على ارتفاع 10,000 قدم (3000 متر)، ويمتد مقياس الطيف التصويري نفسه على عدة طوابق من تلسكوب إينوي الشمسي.

وبعد أن قام معهد الفيزياء الشمسية في ألمانيا بتصميم وبناء التلسكوب الشمسي الافتراضي (VTF)، تم شحن أجزاء الجهاز عبر المحيطين الأطلسي والهادئ ثم أعيد تجميعها - مثل "سفينة في زجاجة"، كما قال فويغر.

ويتوقع الفريق أن تكون الأداة جاهزة للعمل بشكل كامل وجاهزة للاستخدام بحلول عام 2026.

وقال الدكتور ماتياس شوبرت، عالم مشروع تلسكوب إينوي الشمسي في معهد الفيزياء الشمسية، في بيان: "إن أهمية الإنجاز التكنولوجي هي إلى درجة أنه يمكن للمرء أن يجادل بسهولة أن تلسكوب VTF هو قلب تلسكوب إينوي الشمسي، وهو ينبض أخيرًا في مكانه الأبدي".

ويُعد التلسكوب الشمسي من بين العديد من الجهود الأخرى التي بذلها العلماء مؤخرًا لفهم الشمس وأنماط الطقس العاصف فيها بشكل أفضل، بما في ذلك المسبار الشمسي، وهي مهمة مشتركة بين وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة ناسا التي ستطلق في عام 2020، ومسبار باركر الشمسي التابع لناسا، وهو أول مركبة فضائية "تلامس" الشمس.