جهش غیرمنتظره پروتونها در طوفان خورشیدی، دانشمندان را شگفتزده کرد
به گزارش تیکاگو به نقل ازگجت نیوز
ارسال شده توسط: پوریا هاشم پور 23 آذر 1404 ساعت 11:20
در تازهترین رصد ماموریت سوآرم آژانس فضایی اروپا، جهش ناگهانی و موقت پروتونها در جریان یک طوفان خورشیدی شدید شناسایی شده است.
در دل پدیدههای رازآلود خورشیدی، گاه رویدادهایی رخ میدهد که حتی مأموریتهای فضایی باتجربه را غافلگیر میکند. یکی از این رویدادها در جریان مأموریت «سوآرم» (Swarm) وابسته به آژانس فضایی اروپا به ثبت رسید؛ مأموریتی که برای مطالعه رفتار میدان مغناطیسی زمین طراحی شده است. طبق آخرین اخبار نجوم، در ماه نوامبر و همزمان با وقوع یک طوفان خورشیدی ژئومغناطیسی شدید، سامانههای این مجموعه جهش بزرگ و غیرمنتظرهای از پروتونهای پرانرژی را در نواحی قطبی زمین شناسایی کردند.
نکته شگفتانگیز این کشف برای دانشمندان آن بود که این دادهها نه از حسگرهای علمی سنجش میدان مغناطیسی، بلکه از ردیابهای ستارهای مأموریت بهدست آمد؛ ابزارهایی که در اصل برای موقعیتیابی دقیق ماهواره و تعیین جهت حرکت آن به کار میروند. این نخستین بار است که در مأموریت سوآرم، چنین سامانهای نقش ابزاری علمی در آشکارسازی رفتار پرتاب ذرات خورشیدی ایفا کرده است.
فهرست مطالب
تحلیل دادههای سوآرم از طوفان خورشیدی نوامبر ۲۰۲۵
مأموریت سوآرم وابسته به آژانس فضایی اروپا طی طوفان خورشیدی اخیر توانست جهشی نادر از پروتونهای پرانرژی را در فضای پیرامون زمین شناسایی کند. این رخداد که در بازه ۱۱ تا ۱۳ نوامبر مشاهده شد، نشان داد که چگونه فورانهای خورشیدی میتوانند بهصورت ناگهانی بر میدان مغناطیسی سیاره تأثیر بگذارند و شرایط غیرعادی را در محدوده قطبهای مغناطیسی زمین ایجاد کنند.
بر اساس گزارش آژانس فضایی اروپا، در روز ۱۲ نوامبر مغناطیسسنجهای دقیق سوآرم نوساناتی را ثبت کردند که تا ۱۰ برابر قویتر از حد معمول بود، اما کشف اصلی توسط ردیابهای ستارهای صورت گرفت که معمولاً برای تعیین جهت و موقعیت ماهواره نسبت به ستارهها به کار میروند. این سنسورها بهطور غیرمنتظره، افزایش چشمگیری در پروتونهای پرانرژی ناشی از طوفان خورشیدی در اطراف قطبهای زمین نشان دادند که تا ۳۰۰ برابر بیشتر از مقدار معمول اندازهگیری شد.
چنین جهشی نهتنها نادر است بلکه اهمیت ویژهای در درک پیوند میان فعالیت خورشید و رفتار میدان مغناطیسی زمین دارد. مأموریت سوآرم که یکی از طرحهای توسعهیافته در چارچوب برنامه FutureEO آژانس فضایی اروپا بهشمار میرود، به مطالعه و اندازهگیری دقیق میدان مغناطیسی زمین اختصاص دارد. این میدان، نخستین خط دفاعی سیاره در برابر بادهای خورشیدی و تشعشعات کیهانی است و نقشی حیاتی در حفاظت از زیست و سامانههای ارتباطی دارد.
بیشتر بخوانید 
سه ماهواره سوآرم که در سال ۲۰۱۳ بهطور همزمان پرتاب شدند، در مدارهایی میان ۴۰۰ تا ۵۰۰ کیلومتر از سطح زمین در گردش هستند و در موقعیتی استراتژیک برای نظارت بر پدیدههای ژئومغناطیسی قرار دارند. هر ماهواره با دو نوع مغناطیسسنج برای اندازهگیری قدرت و جهت میدان مغناطیسی تجهیز شده و علاوه بر آن، دارای ردیابهای ستارهای است که همواره موقعیت آنها را نسبت به آسمان ثابت میکند.
اما در این رخداد، دستگاههای موقعیتیابی ستارهای به منبعی غیرمنتظره اما علمی از داده تبدیل شدند، ابزاری که برای هدایت ماهواره طراحی شده بود در لحظهای خاص به حسگر پرتوهای پرانرژی بدل شد. این اتفاق چشمانداز جدیدی برای استفاده از ردیابهای نوری در مطالعات تشعشعات فضایی و طوفانهای خورشیدی گشوده است و دانشمندان امیدوارند با تحلیل دادههای بهدستآمده از سوآرم بتوانند مدلهای دقیقتری از برهمکنش میان باد خورشیدی و میدان مغناطیسی زمین ارائه دهند.
ثبت جهش پروتونهای پرانرژی و شکلگیری شفقهای پروتونی
در بازه زمانی ۱۱ تا ۱۳ نوامبر ۲۰۲۵ زمین با طوفان خورشیدی سهمگین و بیسابقهای در چند دهه اخیر روبهرو شد؛ رخدادی که حاصل سه فوران متوالی تاج خورشیدی در فاصله کمتر از ۴۸ ساعت بود. این فورانها حجم عظیمی از پلاسما، میدانهای مغناطیسی و ذرات باردار را به سوی زمین پرتاب کردند. یکی از جلوههای چشمگیر این رویداد، تشکیل «شفقهای پروتونی» بود؛ پدیدهای نادر که برخلاف شفقهای الکترونی معمول، درخشش آن بیشتر به صورت نور پراکنده و کمرنگتر در آسمان دیده میشود.
این نوع شفق معمولاً هنگامی پدیدار میشود که پروتونهای پرانرژی حاصل از فورانهای تاج خورشیدی از خطوط میدان مغناطیسی سیاره پایینتر میآیند و در نتیجه، نور آنها حتی در عرضهای جغرافیایی پایینتر قابل مشاهده است. در مقابل، «شفقهای الکترونی» که از برخورد الکترونها با مولکولهای جو ایجاد میشوند، شکل موجی و رنگارنگتری دارند و بیشتر در نواحی قطبی و عرضهای بالاتر قابل رؤیت هستند.
همچنین بخوانید 
در حالی که طوفانهای ژئومغناطیسی چنین جلوههای بصری باشکوهی را در آسمان پدید میآورند، اثر ذرات باردار خورشیدی بر زیرساختهای انسانی میتواند جدیتر و گاه خطرناک باشد. این ذرات، هنگامی که به میدان مغناطیسی زمین نفوذ میکنند، قادرند در تجهیزات الکترونیکی، سامانههای ناوبری، شبکههای انرژی و سیستمهای مخابراتی اختلال ایجاد کنند. در رویداد نوامبر نیز یک قطعی گسترده امواج رادیویی در بخشهایی از اروپا، آفریقا و آسیا ثبت شد که حدود ۳۰ تا ۶۰ دقیقه دوام داشت.
ابزارهای رصدی مأموریتهای فضایی نیز دادههای استثنایی از این رویداد ضبط کردند. بهویژه، ردیابهای ستارهای که معمولاً برای تعیین دقیق جهتگیری ماهوارهها نسبت به ستارگان استفاده میشوند، در روز ۱۲ نوامبر هجوم بیسابقهای از پروتونهای پرانرژیِ نفوذکننده به مناطق قطبی زمین را شناسایی کردند. سطح شار در این حالت بهمراتب بیشتر از مقدار معمول و در محدوده پدیدههای نادر پروتون خورشیدی پرانرژی قرار داشت.
ردیابهای ستارهای سوآرم در نقش آشکارسازهای خورشیدی
در طی این طوفان خورشیدی، پروتونهای پرانرژی با انرژی بیش از ۱۰۰ مگاالکترونولت به زمین و فضاپیماهای نزدیک مدار پایین زمین هجوم آوردند. اگرچه این ذرات برای انسانهای روی سطح زمین بیخطرند، اما در فضا اثرات شدیدی بر تجهیزات الکترونیکی دارند. برخورد پراکنده پروتونهای پرانرژی میتواند سبب اختلال در مدارهای حساس، کاهش توان سلولهای خورشیدی، تخریب تراشهها یا حتی از کارافتادن حسگرهای تصویری شود. برای فضاپیماهای سرنشیندار، این انرژی بالا تهدیدی جدی محسوب میشود و یکی از عوامل اصلی تعیین سطح حفاظهای تابشی در سفینههاست.
به گفته آنیا استروم (Anja Stromme)، مدیر مأموریت سوآرم در آژانس فضایی اروپا، این رویداد نشان میدهد ردیابهای ستارهای فراتر از وظیفهٔ اصلی خود در ناوبری دقیق و کنترل جهتگیری ماهوارهها، قابلیت علمی غیرمنتظرهای دارند: «بررسی ذرات پرانرژی یک کاربرد جدید و هیجانانگیز است. معمولاً این ردیابها برای تثبیت جهت فضاپیما نسبت به ستارگان استفاده میشوند، اما حالا میتوانند نقش آشکارسازهای ذرات خورشیدی را نیز ایفا کنند.»
بیشتر بخوانید
این نخستین باری است که یک رویداد آبوهوایی فضایی توسط ردیابهای ستاره سوآرم مستقیماً رصد میشود. حسگرهای تصویری این ابزار به شدت نسبت به ضربههای پرانرژی پروتونها حساس هستند. زمانی که یک پروتون با انرژی بالا به سطح حسگر برخورد میکند، نتیجه آن ظاهر شدن یک نقطه سفید در تصویر دیجیتالی است. هر یک از این نقاط سفید در واقع ردّی از برخورد پروتونها به حسگر CCD است و با تحلیل الگوی توزیع زمانی و فضایی آنها، دانشمندان میتوانند شدت و جهت حرکت طوفان خورشیدی را بازسازی کنند.
این روش نوآورانه به تیم مأموریت سوآرم اجازه داده تا به شکل تقریبی، شار پروتونهای پرانرژی در میدان مغناطیسی زمین را اندازهگیری کنند؛ شارهایی که در حالت عادی تنها توسط آشکارسازهای تخصصی ذرات در مأموریتهایی مانند ACE یا SOHO قابل رصد هستند.
به گفته انکلژدا کامیلی (Enkelejda Qamili)، تحلیلگر کیفیت دادههای مأموریت سوآرم، افزایش آشکار سطح پروتونها در تصاویر ردیابهای ستارهای نشاندهنده ارتباط مستقیم این ابزار با بررسی شرایط فضایی پیرامون مدار زمین است: «این افزایش سطح انرژی در حسگرها اثبات میکند که مأموریتهای مدار پایین زمین میتوانند بهطور مؤثر رویدادهای ذرات خورشیدی را شناسایی و پایش کنند؛ و این نشانهای از فعالیت بالای خورشید در دوره کنونی است.»
