تنفجر شمسنا بانتظام ، وتطلق لهيبًا كبيرًا من الحرارة. لفهم كيفية عملها بشكل أفضل ، ابتكر الباحثون محاكاة. باستخدام جهاز يحول دفعات قوية من الكهرباء إلى حلقات بلازما تشبه الخيوط ، قام فريق من الفيزيائيين بنمذجة التوهجات الشمسية لدراسة الأشعة السينية القوية والجسيمات النشطة التي تتدفق من خلالها. النظام الشمسي.
وفقًا لـ RT ، كتب فريق بقيادة الفيزيائي يانغ زانغ من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: “رصدات الطاقة الشمسية تكتشف الجسيمات النشطة والأشعة السينية الصلبة ولكنها لا تكشف عن آلية التوليد لأن تسارع الجسيمات يحدث على نطاق أصغر من دقة الملاحظة. هنا ، نقدم الملاحظات من تجربة معملية تحاكي فيزياء الحلقة الإكليلية.
الشمس عبارة عن كرة ديناميكية للغاية من البلازما مدعومة بالاندماج النووي ، لذلك ليس من المستغرب أن تتمكن من الوصول إلى بعض الحيل. يمكن للانفجارات القوية التي تقذف الضوء والجزيئات إلى الفضاء المحيط بها أن تؤثر على النظام الشمسي على مسافات بعيدة.
نحن بالتأكيد نختبر هذه التأثيرات هنا على الأرض. يحمينا الغلاف المغناطيسي والغلاف الجوي من الأشعة السينية الصلبة عالية الطاقة ، ولكن يمكن أن تتداخل المقذوفات الشمسية مع الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية ، بما في ذلك تكنولوجيا الملاحة والاتصالات ، ويمكن أن تتسبب في تقلبات وفشل شبكة الطاقة ، لذلك يريد العلماء بالطبع أن يعرفوا المزيد عن كيفية تكوّن الشمس وطردها للمادة في المقام الأول.
لكن هناك الكثير الذي يمكننا استخلاصه من النظر إلى الشمس نفسها. هناك حد لمقدار الملاحظات التي يمكننا إجراؤها باستخدام التكنولوجيا الحالية ، لذا من أجل دراسة تلك التفاصيل الدقيقة ، تحول الفيزيائيون إلى أفضل شيء تالي: تكرار التوهجات الشمسية في المختبر.
صمم الفيزيائي بول بيلان من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا جهازًا تجريبيًا خصيصًا لتوليد الهياكل المعروفة باسم الحلقات الإكليلية. هذه أقواس طويلة ومغلقة من البلازما المتوهجة المنبعثة من الغلاف الضوئي الشمسي ، على طول خطوط المجال المغناطيسي التي تظهر في الهالة الشمسية. غالبًا ما ترتبط هذه بزيادة النشاط الشمسي. مثل التوهجات والانبعاثات الكتلية الإكليلية.
يتكون هذا الجهاز من فوهات غاز ومغناطيسات كهربائية وأقطاب كهربائية في غرفة مفرغة.
أولاً ، يتم تشغيل المغناطيسات الكهربائية ، مما يولد مجالًا مغناطيسيًا داخل حجرة التفريغ. ثم يتم حقن الغاز في منطقة القطب.
ثم يتم تطبيق تفريغ كهربائي قوي على نطاقات ميلي ثانية عبر الأقطاب الكهربائية ؛ يؤدي هذا إلى تأين الغاز وتحويله إلى بلازما ثم تشكل حلقة مرتبطة بالمجال المغناطيسي.
يوضح بيلان: “كل تجربة تستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة مثل تشغيل مصباح 100 واط لمدة دقيقة تقريبًا ، ولا يستغرق شحن المكثف سوى بضع دقائق”.
تدوم كل حلقة 10 ميكروثانية فقط وهي صغيرة جدًا ، يبلغ طولها حوالي 20 سم (7.9 بوصة) وقطرها سنتيمتر واحد. لكن الكاميرات عالية السرعة تسجل كل لحظة من تكوين الحلقة وانتشارها ، مما يسمح لفريق البحث بتحليل تشكيلها وهيكلها وتطورها بالتفصيل.
علم العلماء مؤخرًا أن الحلقات الإكليلية ليست فقط شبيهة بالخيوط ، ولكنها أيضًا مرتبة بهذه الطريقة ، وقد أتاح العمل الجديد للفريق معرفة الدور الذي يلعبه هذا الهيكل في إنتاج القاذفات الشمسية.
اتضح أن هذه الخيوط مسؤولة عن انفجارات الأشعة السينية. لأن البلازما موصل قوي ، يمر التيار عبر الحلقات ؛ لكن بين الحين والآخر ، يتجاوز التيار قدرة الحلقة ، مثل الماء الذي يمر عبر الخرطوم.
عندما يحدث هذا ، تظهر صور الفريق ، عدم استقرار يشبه المفتاح يتطور في الحلقة ، وتبدأ الخيوط الفردية في الانكسار ، مما يضع مزيدًا من الضغط على الخيوط المتبقية.
عندما ينكسر الخيط ، يتم إنتاج دفقة من الأشعة السينية ، مصحوبة بارتفاع جهد سلبي. يتسبب انخفاض الجهد هذا في تسريع الجسيمات المشحونة في البلازما ؛ عندما تتباطأ هذه الجسيمات ، فإنها تنبعث منها موجة من الأشعة السينية.
ستساعد الدراسات المستقبلية للشمس في الكشف عن هذه العملية بشكل أكبر ، ولكن يبدو أنها تتفق مع الدراسات الأخرى التي وجدت كيف يؤدي قطع وإعادة توصيل خطوط المجال المغناطيسي إلى اندفاعات قوية من الطاقة.
يخطط الفريق للمتابعة من خلال دراسة الطرق المختلفة التي يمكن بها دمج الحلقات الإكليلية وإعادة تكوينها لمعرفة أنواع الانفجارات التي ينتجها هذا النشاط. نُشر البحث في مجلة Nature Astronomy.
