سعي ناسا للمس الشمس

النسخة الأصلية ل هذه القصة ظهرت في مجلة كوانتا.

شمسنا هي أفضل نجم تمت ملاحظته في الكون بأكمله.

ونرى نورها كل يوم. لعدة قرون، تتبع العلماء البقع الداكنة التي تغطي وجهه المشع، بينما في العقود الأخيرة، قامت التلسكوبات في الفضاء وعلى الأرض بفحص أشعة الشمس بأطوال موجية تمتد عبر الطيف الكهرومغناطيسي. وقد استنشقت التجارب أيضًا الغلاف الجوي للشمس، والتقطت نفثات من الرياح الشمسية، وجمعت النيوترينوات الشمسية والجسيمات عالية الطاقة، ورسمت خريطة للمجال المغناطيسي لنجمنا، أو حاولنا القيام بذلك، لأننا لم نرصد بعد المناطق القطبية التي تعتبر أساسية للتعلم. حول البنية المغناطيسية الداخلية للشمس.

ومع كل هذا التدقيق، ظل سؤال حاسم دون حل بشكل محرج. تبلغ درجة حرارة الشمس عند سطحها 6000 درجة مئوية. لكن الطبقات الخارجية من الغلاف الجوي، والتي تسمى الإكليل، يمكن أن تكون أكثر سخونة بمقدار مليون درجة مئوية، ومحيرة.

يمكنك أن ترى غمد الغاز الحارق أثناء كسوف الشمس الكلي، كما حدث في 8 أبريل فوق منطقة من أمريكا الشمالية. إذا كنت في طريق الكسوف الكلي، فيمكنك رؤية الهالة على شكل هالة متوهجة حول الشمس المظللة بالقمر.

هذا العام، بدت تلك الهالة مختلفة عن تلك التي ظهرت خلال الكسوف الأخير لأمريكا الشمالية، في عام 2017. لم تعد الشمس أكثر نشاطًا الآن فحسب، بل كنت تنظر إلى هيكل قمنا نحن العلماء الذين يدرسون نجمنا المنزلي برصده وأخيرا تأتي لفهم. إن مراقبة الشمس من بعيد لم تكن جيدة بما يكفي بالنسبة لنا لفهم ما يسخن الإكليل. لحل هذا اللغز وغيره من الألغاز، كنا بحاجة إلى مسبار فضائي يرعى الشمس.

أُطلقت تلك المركبة الفضائية – باركر سولار بروب التابع لوكالة ناسا – في عام 2018. وبينما تدور حول الشمس، وتغوص داخل وخارج الهالة الشمسية، قامت بجمع بيانات توضح لنا كيف أن النشاط المغناطيسي الصغير داخل الغلاف الجوي الشمسي يجعل الهالة الشمسية تقريبًا حار بشكل لا يمكن تصوره.

من السطح إلى الغمد

للبدء في فهم أن الإكليل المتصاعد، نحتاج إلى النظر في المجالات المغناطيسية.

يقع المحرك المغناطيسي للشمس، والذي يسمى بالدينامو الشمسي، على عمق حوالي 200 ألف كيلومتر تحت سطح الشمس. وأثناء دورانه، يؤدي هذا المحرك إلى تحفيز النشاط الشمسي، الذي يتزايد ويتضاءل على مدى فترات تبلغ 11 عامًا تقريبًا. عندما تكون الشمس أكثر نشاطًا، تزداد شدة وتكرار التوهجات الشمسية والبقع الشمسية والانفجارات (كما يحدث الآن بالقرب من الحد الأقصى للطاقة الشمسية).

على سطح الشمس، تتراكم المجالات المغناطيسية عند حدود خلايا الحمل الحراري المتموجة، والمعروفة باسم الحبيبات الفائقة، والتي تبدو مثل الفقاعات في مقلاة من الزيت المغلي على الموقد. يعمل السطح الشمسي الذي يغلي باستمرار على تركيز وتقوية تلك المجالات المغناطيسية عند حواف الخلايا. تقوم هذه الحقول المتضخمة بعد ذلك بإطلاق نفاثات عابرة ومشاعل نانوية أثناء تفاعلها مع البلازما الشمسية.

تعليق: هذه الخلايا الحملية المتموجة الموجودة على سطح الشمس، والتي يبلغ حجم كل منها تقريبًا حجم ولاية تكساس، ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالنشاط المغناطيسي الذي يسخن هالة الشمس.
الائتمان: NSO/NSF/AURA

يمكن أيضًا أن تنفجر المجالات المغناطيسية عبر سطح الشمس وتنتج ظواهر واسعة النطاق. وفي المناطق التي يكون فيها المجال قويًا، ترى بقعًا شمسية داكنة وحلقات مغناطيسية عملاقة. في معظم الأماكن، خاصة في الهالة الشمسية السفلية وبالقرب من البقع الشمسية، تكون هذه الأقواس المغناطيسية “مغلقة”، حيث يرتبط طرفاها بالشمس. تأتي هذه الحلقات المغلقة بأحجام مختلفة، بدءًا من الأحجام الصغيرة وحتى الأقواس الدرامية المتوهجة التي تظهر أثناء الكسوف.