موجات المارقة. جزر مغناطيسية عائمة. الاستحمام بالجسيمات المشحونة. هذه ليست سوى بعض الأشياء التي شاهدها المسبار الشمسي باركر التابع لناسا خلال أول لقاءين متقاربين مع الشمس.
باركر في مهمة تستغرق ما يقرب من سبع سنوات للتحليق بشكل متكرر بالقرب من الشمس. هناك ، ستجمع المعلومات حول الألغاز التي حيرت العلماء لعقود. يقود فريق من هؤلاء العلماء المركبة الآلية عبر بلازما ضعيفة - تيار من الجسيمات المشحونة - قادمة من الشمس. يأمل الباحثون في معرفة سبب ارتفاع حرارة الغلاف الجوي للشمس عن سطحه بملايين الدرجات. كما أنهم يرغبون في معرفة مصدر الطاقة للرياح الشمسية ، وتدفق الجسيمات المشحونة التي تهب إلى الخارج عبر النظام الشمسي.
علماء البعثات لديهم بيانات من أول مدارين للمسبار. تم وصف هذه على الإنترنت في 4 كانون الأول (ديسمبر) في أربع أوراق بحثية في الطبيعة . يقدمون نظرة خاطفة على ما سيأتي عندما تقترب المركبة من الشمس.
يقول راسل هوارد:"نحن نستكشف منطقة جديدة تمامًا". وهو عالم فيزياء شمسية في مختبر أبحاث البحرية الأمريكية في واشنطن العاصمة ، وهو أيضًا مسؤول عن كاميرات المسبار. يقول:"الأسئلة التي كنا سنطرحها قبل عام ، ستندهش تمامًا من الأشياء التي نراها في الواقع".
تم إطلاق Parker في عام 2018. وهو حاليًا في مدار بيضاوي الشكل يجلبه بالقرب من الشمس كل خمسة أشهر تقريبًا. وكانت آخر مواجهة قريبة له في الأول من سبتمبر (أيلول) ، لذا أكمل المسبار الآن ثلاثًا من تلك الرحلات. في كل مرة ، كانت المركبة الفضائية تحلق على مسافة حوالي 24 مليون كيلومتر (15 مليون ميل) من سطح الشمس ، وهذا يعادل ضعف قرب كوكب عطارد من الشمس.
الموجات المارقة والتقلبات المغناطيسية
قدمت Parkeris بالفعل الكثير من المفاجآت من أول رحلتين لها. يقول جاستن كاسبر:"لقد اكتشفنا بعض موجات البلازما المارقة الشديدة غير المتوقعة التي تقرع عبر الغلاف الجوي للشمس". يعمل عالم الفيزياء الإرسالية هذا في جامعة ميتشيغان في آن أربور.
انفجار البلازما المتدفقة في الفضاء ضرب باركر خلال مواجهاته القريبة مع الشمس. في كثير من الأحيان ، تقفز سرعة تدفق البلازما بعيدًا عن الشمس بما يقرب من 500000 كيلومتر في الساعة (300000 ميل في الساعة) لمدة تصل إلى دقيقتين. هذا ما يقرب من ضعف سرعته العادية.
تقول فيليبا براوننج:"لقد رأينا حتى الآن شيئًا كهذا تمامًا". هي عالمة في الفيزياء الشمسية بجامعة مانشستر في إنجلترا ولا تشارك في المهمة.
كانت كل موجة بلازما مصحوبة أيضًا بانعكاس مفاجئ للمجال المغناطيسي حول المسبار. المغناطيس يجذب أو يتنافر. المجال المغناطيسي هو فجوة تأثير ناتجة عن المغناطيس أو حركة الشحنات الكهربائية. Acompass يقيس المجالات المغناطيسية. عندما ينعكس المجال المغناطيسي للشمس ، "كان من الممكن أن يدور مجمل المركبة الفضائية على طول الطريق مع مرور الموجة" ، كما يقول كاسبر. يعتقد العلماء أنهم يرون تموجات على شكل حرف S في المجال المغناطيسي. يبدو الأمر كما لو أن شيئًا ما بالقرب من سطح الشمس ينتزع خط المجال المغناطيسي ويقطعه مثل السوط.
هذه الأشكال على شكل حرف S ليست مفاجئة للغاية ، بحسب يانيس زوغانيليس. عالم فيزياء فلكية في المركز الأوروبي لعلم الفلك الفضائي في مدريد ، إسبانيا ، لا يشارك في مهمة باركر. يقول:"يجب أن نتوقع رؤية خطوط منحنية في كل مكان". يتذبذب المجال المغناطيسي للشمس في بعض الأحيان. إنه يهتز استجابة لتدفق السوائل داخل الشمس. "ومع ذلك ، ما يثير الدهشة هو أننا نراها كثيرًا جدًا وقوية جدًا."
إن نظرية هذه الموجات المارقة غير واضحة. سجلت المركبة الفضائية حوالي 800 خلال 11 يومًا. كان ذلك خلال أول لقاء شمسي لها وحده. يقول كاسبر:"هذا شيء ملموس جدًا يمكننا محاولة الاتصال به". "ما هو إعطاء الشمس 800 مرة في 11 يومًا؟"
رياح خفقان
كما أن البلازما التي يقترب منها باركر من الشمس تدور حول النجم بسرعة أكبر بكثير مما كان متوقعًا. يتم تدوير البلازما الهاربة إلى الفضاء بسبب دوران الشمس. اعتقد الباحثون أنهم كانوا يضبطون السرعات الجانبية للبلازما بسرعة بضعة كيلومترات في الثانية. وبدلاً من ذلك ، سجلوا سرعات تصل إلى 50 كيلومترًا (30 ميلاً) في الثانية. يقول كاسبر:"هذا حقًا جامح".
قد تعني هذه السرعات العالية أنه يتعين على الباحثين إعادة التفكير في كيفية تطور الشمس - وجميع النجوم. عندما تتصاعد الرياح النجمية بشكل حلزوني بعيدًا ، فإنها تحمل معها طاقة دورانية من النجم. هذا يضع الفرامل تدريجياً في دورانها. يوضح كاسبر أن دوامة الرياح الأسرع قد تعني أن النجوم تدور بسرعة أكبر مما كان يعتقد العلماء.
يقول Zouganelis:"هذا مذهل حقًا ، إذا كان صحيحًا". ومع ذلك ، فإن الباحثين على استعداد لإعادة كتابة الكتب المدرسية في الفيزياء النجمية. يجب تأكيد هذه القياسات على ارتفاعات منخفضة. يقول كاسبر إن هذا أحد الأشياء العديدة التي سيراقبها باركر في المدارات المستقبلية.
حل الألغاز القديمة
باركر كان مشغولا في طرح أسئلة جديدة. لكنها ربما تكون قد ساعدت أيضًا في حل لغز واحد:أصل الرياح الشمسية "البطيئة". تدفق الجسيمات من الشمس هو مزيج من تدفقين. يتحرك أحدهما أسرع بمرتين من الآخر ، وقد أظهر الباحثون بالفعل أن التدفق السريع ينشأ بالقرب من قطبي الشمس ، ويتدفق عبر الفتحات الشبيهة بالمرح في المجال المغناطيسي للشمس. تُعرف هذه الفتحات باسم الثقوب الإكليلية. الآن ، تشير بيانات باركر إلى أن الرياح البطيئة تتدفق من الثقوب الإكليلية الصغيرة بالقرب من خط استواء الشمس.
يقول ستيوارت بيل:"لم يكن واضحًا دائمًا أن الثقوب الإكليلية يمكن أن تولد الرياح البطيئة". "ولكن الآن يمكننا أن نرى هذا بوضوح شديد." بيل عالم بعثات وعالم فيزياء شمسية بجامعة كاليفورنيا ، بيركلي.
واشتعلت كاميرا باركركاميرا أيضًا بتكوين "جزر" مغناطيسية. تم التنبؤ بأنابيب البلازما هذه ، وهي متشابكة في عش من الحقول المغناطيسية. تلك المجالات المغناطيسية كارتنيرجي والمادة في الفضاء.
يعتقد الباحثون أنهم قد يرون أيضًا تلميحات عن وجود خلل في الغبار بين الكواكب بالقرب من الشمس. إنهم غير متأكدين تمامًا حتى الآن من كيفية حدوث ذلك. لكنهم متحمسون ، لأنهم اعتقدوا أنها موجودة منذ عقود.
سجلت المركبة الفضائية رشقات نارية صغيرة من الجسيمات النشطة القادمة من الشمس. هذه في الغالب بروتونات. قد توفر الانفجارات البذور لمزيد من موجات الجسيمات الضخمة. يقول ديفيد مكوماس إن مثل هذه الموجات المدارية من الجسيمات يتم حملها أحيانًا كجزء من الرياح الشمسية. عالم فيزياء الطاقة الشمسية في نيو جيرسي بجامعة برينستون ، وهو مسؤول عن أحد كواشف باركر للجسيمات. لم تشاهد أي مركبة فضائية أخرى الانفجارات الصغيرة. هذا يعني أن باركر يحصل على رؤية عن قرب لتسارع الجسيمات الذي كان من الممكن أن يُفقد لولا ذلك.
يقول براوننج:"نحن نعلم أن الجسيمات النشطة تأتي من الشمس ، ولكن يبدو أننا نرى الكثير بالقرب من الشمس". "هذا يخبرنا أن تسارع الجسيمات قد يكون أكثر شيوعًا مما كنا نعتقد".
المزيد من الألغاز القادمة
من المؤكد أن خرطوم المعلومات Thatfire من مدارات باركر الأولية سيبقي الباحثين مشغولين لسنوات قادمة. يقول زوغانيليس إن هذه البيانات الجديدة "خلقت أسئلة أكثر مما أجابت". "الأهم من ذلك كله ، أن هذه الأوراق توضح أن الأدوات تعمل بشكل جيد حقًا ، وسيكون لدينا قياسات رائعة لأنها تقترب من الشمس."
مناورة باركر الكبيرة القادمة هي سلسلة من 18 مدارًا. خلال ذلك ، ستستخدم المركبة الفضائية جاذبية كوكب الزهرة لتقترب قليلاً من الشمس. ستجعل آخر ثلاث مجموعات من الممرات ، بدءًا من ديسمبر 2024 ، أقرب إلى باركر - إلى مسافة 6 ملايين كيلومتر (3.7 مليون ميل) فقط من سطح الشمس. هذا أقرب بسبع مرات من أي مهمة سابقة. وستضع جميع تقنيات الحماية الخاصة من Parker على المحك.
نور الروافي واثقة من مستقبل المسبار الشمسي. وهو قائد مهمة باركر ويعمل في مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز في لوريل ، ماريلاند. يقول:"لن نرى الرياح الشمسية أبدًا بنفس الطريقة". "سيقوم باركر بكتابة الكتب المدرسية لنا."
