Solar Orbiter يتتبّع انعطافًا مغناطيسيًا في الرياح الشمسية حتى مصدره على الشمس

تقول وكالة الفضاء الأوروبية (إيسا) إن مركبتها الفضائية Solar Orbiter تتبّعت انعطافًا مغناطيسيًا (switchback)، وهو طيّة على شكل حرف S في المجال المغناطيسي تحملها الرياح الشمسية، حتى موضع نشأته على الشمس. وتأتي هذه النتيجة من ورقة بحثية قادها جيسي كوبرن من CNRS/LPP في فرنسا بعنوان «On the Coronal Origin of Magnetic Switchbacks in the Solar Wind» («حول الأصل الإكليلي للانعطافات المغناطيسية في الرياح الشمسية»)، وقد نُشرت الآن في مجلة Nature Astronomy. ووفقًا لإيسا، حدّد الفريق المصدر من خلال تحليل الجسيمات التي عثرت عليها المركبة داخل هذه البنية.

الرياح الشمسية تدفّق مستمر من غاز ساخن مشحون كهربائيًا، أي البلازما، يجرّ المجال المغناطيسي للشمس إلى أرجاء المجموعة الشمسية. وفي أثناء ذلك، قد تلتوي خطوط المجال أو تنقطع أو تنثني على نفسها. والانعطافات إحدى هذه الظواهر: فقد رُصدت مرارًا بالقرب من الشمس، لكن كيفية تشكّلها لا تزال موضع جدل. وتذكّر إيسا بأن Solar Orbiter رصد في عام 2022 أحدها من مسافة بعيدة وأكّد الشكل S الذي توقّعه الباحثون لكنهم لم يروه مباشرة قط.

هذه المرة عبرت المركبة مباشرةً خلال انعطاف مغناطيسي. ويقول كوبرن: «حلّق Solar Orbiter عبر انعطاف كبير جدًا»، موضحًا أن ذلك أتاح للفريق قياس جسيمات نادرًا ما تُرصد وتحمل أدلة على أصلها. وفي قياسات أداة محلّل الرياح الشمسية (Solar Wind Analyser، SWA)، التي أُجريت بينما كان Solar Orbiter في منتصف المسافة تقريبًا بين الأرض والشمس، وجد الباحثون مزيجًا من جسيمات الأكسجين والكربون المشحونة. وتقول إيسا إن هذا المزيج لا يمكن أن يكون قد تكوّن إلا داخل حلقات مغناطيسية ساخنة عند سطح الشمس.

ويصف كوبرن تفسيرين رئيسيين لكيفية نشوء الانعطافات، ومعها الرياح الشمسية. ويدعم مزيج الجسيمات التفسير الأول، أي إعادة الاتصال التبادلي (interchange reconnection): إذ تلتقي خطوط المجال المفتوحة، التي يمكن للمادة أن تفلت على امتدادها إلى الفضاء، بحلقات مغلقة تنحني عائدةً إلى الشمس، فتنقطع الخطوط ثم تعيد الاتصال بحيث تخرج البلازما التي كانت محبوسة في حلقة. أما التفسير المنافس فيعتمد على الموجات والاضطرابات. وتقول ستيفاني ياردلي من جامعة نورثمبريا في المملكة المتحدة، وهي مشاركة في تأليف الدراسة، إن الفريق يرى علامات على ذلك أيضًا، لكن على الأرجح فقط بعد أن يكون الانعطاف قد ابتعد عن الشمس. وفي رأيها، تشارك العمليتان كلتاهما و«إنهما ببساطة تعملان في مراحل مختلفة من عمر الانعطاف».

وإلى جانب بيانات الجسيمات المقيسة في الموقع (in situ)، فحص الفريق صورًا لقرص الشمس ونمذج المجالات المغناطيسية للشمس والفضاء المحيط بها. وتقول إيسا إن الباحثين بنوا نموذجًا جديدًا لتحديد مصدر البلازما، رابطين قياسات Solar Orbiter ببيانات مرصد ديناميكيات الشمس (Solar Dynamics Observatory) التابع لناسا لتحديد موقع المنطقة المصدر. ووفقًا لإيسا، يُظهر العمل أيضًا أن الغلاف الجوي للشمس يترك بصمته على جسيمات الرياح الشمسية، وهو ما قد يتيح للعلماء إعادة بناء تاريخ البلازما المقيسة بعيدًا عن الشمس.