تیم بین‌المللی پژوهشگران به رهبری رصدخانه ملی نجوم ژاپن (NAOJ)، با بهره‌گیری از رصدخانه خورشیدی Sunrise-III که با بالون در سال 2024 به استراتوسفر زمین پرتاب شد، به کشفیات مهمی در مورد ساختار میدان‌های مغناطیسی خورشید دست یافته‌اند. این یافته‌ها نشان می‌دهد حتی مناطق به ظاهر آرام خورشید نیز دارای ساختارهای مغناطیسی پیچیده‌ای هستند که پیش از این قابل مشاهده نبودند. این اکتشافات، سرنخ‌های تازه‌ای درباره نحوه انتقال انرژی به سمت بالای جو خورشید و نقش آن در گرمایش لایه‌های بالایی ارائه می‌دهند.

کشف شبکه مغناطیسی پیچیده در جو خورشید

تلسکوپ Sunrise-III ساختارهای مغناطیسی نازک و رشته‌مانند متعددی را شناسایی کرد که در یک شبکه بزرگ‌تر از میدان‌های مغناطیسی بالای مناطق آرام خورشید تنیده شده‌اند. این شبکه، موسوم به تاج مغناطیسی (Magnetic Canopy)، از طریق کروموسفر، لایه‌ای از جو خورشید که بالای سطح مرئی آن قرار دارد، گسترش می‌یابد. برخلاف تصور قبلی که این تاج ساختاری هموار و یکنواخت دارد، مشاهدات جدید وجود رشته‌های باریک و پیچیده را در آن آشکار کرد. شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نشان می‌دهد که حرکات روی سطح خورشید باعث پیچش خطوط میدان مغناطیسی شده و این ساختارهای پیچیده را در ارتفاعات بالاتر جو ایجاد می‌کنند. این رصدخانه همچنین میدان‌های مغناطیسی را در داخل اسپیکول‌ها، جت‌های باریک مواد خورشیدی که از سطح به سمت بالا گسترش می‌یابند، اندازه‌گیری کرد و چگونگی تغییر توزیع میدان‌ها را با افزایش ارتفاع نشان داد.

چرا مطالعه مناطق آرام خورشید دشوار است؟

با اینکه خورشید دائماً فعال است، بیشتر سطح آن فاقد ویژگی‌های برجسته‌ای مانند لکه‌های خورشیدی است که این نواحی را «آرام» می‌نامیم. این مناطق که بخش عمده‌ای از خورشید را پوشش می‌دهند، برای درک رفتار ستاره ما حیاتی هستند. میدان‌های مغناطیسی در این نواحی عموماً ضعیف‌تر از مناطق فعال‌تر هستند و ساختارهای ظریف آن‌ها به سختی قابل اندازه‌گیری‌اند، به ویژه با تلسکوپ‌های زمینی که تلاطم جو زمین جزئیات دقیق را محو می‌کند. تلسکوپ Sunrise-III برای غلبه بر این مشکل طراحی شده است.

تلسکوپ بالونی Sunrise-III و نقش SCIP در کشف شبکه مغناطیسی خورشید

تلسکوپ Sunrise-III یک پروژه تحقیقاتی بین‌المللی است که حول یک تلسکوپ ۱ متری که توسط یک بالون در ارتفاع بالا حمل می‌شود، بنا شده است. این رصدخانه طی مأموریت ۲۰۲۴ خود، تقریباً ۳۵ کیلومتر بالاتر از زمین در استراتوسفر معلق بود، جایی که تداخل جوی به شدت کاهش می‌یابد. این مزیت، امکان اندازه‌گیری فوق‌العاده دقیق میدان‌های مغناطیسی خورشید را فراهم کرد. گوندولای بالون سه ابزار علمی را حمل می‌کرد که یکی از آن‌ها SCIP بود.

تلسکوپ Sunrise-III

SCIP که تحت رهبری NAOJ توسعه یافته، برای اندازه‌گیری مداوم میدان‌های مغناطیسی در لایه‌های مختلف جو خورشید، از فوتوسفر تا کروموسفر، طراحی شده است. این قابلیت به پژوهشگران اجازه داد تا نحوه گسترش و تغییر ساختارهای مغناطیسی با ارتفاع را بررسی کنند و دیدگاهی بی‌سابقه از شبکه مغناطیسی خورشید ارائه دهند.

سرنخ‌های جدید درباره گرمایش جو خورشید

با رصد از استراتوسفر، تلسکوپ Sunrise-III تصویری غیرمعمولاً دقیق از میدان‌های مغناطیسی بالای مناطق آرام خورشید ارائه داد. اندازه‌گیری‌ها نشان داد که کروموسفر دارای ساختارهای مغناطیسی بسیار پیچیده‌تری است که یک تاج مغناطیسی ساده و گسترش‌یافته نمی‌تواند آن را توصیف کند. درک این ساختارها می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا نحوه انتقال انرژی تولید شده توسط حرکات نزدیک سطح خورشید به لایه‌های بالاتر جو را بررسی کنند. این کشف گام مهمی در جهت توضیح نقش فعالیت مغناطیسی در گرمایش جو خورشید، حتی در مناطقی که از دور آرام به نظر می‌رسند، به شمار می‌رود.