Solar Orbiter یک سوئیچ‌بک مغناطیسی در باد خورشیدی را تا سرچشمه‌اش روی خورشید ردیابی کرد

سازمان فضایی اروپا (ESA) می‌گوید فضاپیمای Solar Orbiter این سازمان یک سوئیچ‌بک مغناطیسی (switchback) – چینی S‌شکل در میدان مغناطیسی که باد خورشیدی آن را با خود حمل می‌کند – را تا جایی که روی خورشید آغاز شده بود دنبال کرده است. این نتیجه از مقاله‌ای به سرپرستی جسی کوبرن از CNRS/LPP در فرانسه به دست آمده که عنوان آن «On the Coronal Origin of Magnetic Switchbacks in the Solar Wind» (درباره خاستگاه تاجی سوئیچ‌بک‌های مغناطیسی در باد خورشیدی) است و اکنون در Nature Astronomy منتشر شده است. به گفته ESA، این گروه با تحلیل ذراتی که فضاپیما درون این ساختار یافت، سرچشمه آن را شناسایی کرد.

باد خورشیدی جریانی پیوسته از گاز داغ و دارای بار الکتریکی، یا همان پلاسما، است که میدان مغناطیسی خورشید را با خود به درون منظومه شمسی می‌کشد. در این مسیر، خطوط میدان ممکن است پیچ بخورند، بشکنند یا روی خودشان برگردند. سوئیچ‌بک‌ها یکی از این پدیده‌ها هستند: بارها در نزدیکی خورشید آشکار شده‌اند، اما چگونگی شکل‌گیری‌شان هنوز محل بحث است. ESA یادآوری می‌کند که Solar Orbiter در سال 2022 یکی از آن‌ها را از فاصله دور رصد کرد و شکل S را که پژوهشگران پیش‌بینی کرده بودند اما هرگز مستقیماً ندیده بودند، تأیید کرد.

این بار فضاپیما مستقیماً از میان یک سوئیچ‌بک عبور کرد. کوبرن می‌گوید: «Solar Orbiter از میان یک سوئیچ‌بک بسیار بزرگ پرواز کرد» و توضیح می‌دهد که این امر به گروه امکان داد ذراتی را اندازه بگیرد که به‌ندرت رصد می‌شوند و سرنخ‌هایی از خاستگاه خود در بر دارند. پژوهشگران در اندازه‌گیری‌های تحلیلگر باد خورشیدی (SWA)، که هنگامی انجام شد که Solar Orbiter تقریباً در نیمه راه میان زمین و خورشید بود، ترکیبی از ذرات باردار اکسیژن و کربن یافتند. ESA می‌گوید این ترکیب تنها می‌توانسته درون حلقه‌های مغناطیسی داغ در سطح خورشید شکل گرفته باشد.

کوبرن دو توضیح اصلی را برای چگونگی پیدایش سوئیچ‌بک‌ها، و همراه با آن‌ها باد خورشیدی، شرح می‌دهد. ترکیب ذرات از توضیح نخست پشتیبانی می‌کند، یعنی بازاتصال تبادلی (interchange reconnection): خطوط میدان باز، که مواد می‌توانند در امتداد آن‌ها به فضا بگریزند، با حلقه‌های بسته‌ای که به سوی خورشید بازمی‌گردند برخورد می‌کنند و خطوط می‌شکنند و دوباره به هم متصل می‌شوند، به‌طوری که پلاسمایی که پیش‌تر در یک حلقه به دام افتاده بود بیرون می‌رود. توضیح رقیب بر امواج و تلاطم تکیه دارد. استفانی یاردلی، نویسنده همکار مقاله از دانشگاه نورثامبریا در بریتانیا، می‌گوید گروه نشانه‌هایی از این‌ها را هم می‌بیند، اما احتمالاً تنها پس از آنکه سوئیچ‌بک از خورشید دور شده باشد. به نظر او هر دو فرایند دخیل‌اند و «آن‌ها صرفاً در مراحل متفاوتی از عمر یک سوئیچ‌بک عمل می‌کنند».

گروه افزون بر داده‌های درجای (in situ) ذرات، تصاویر قرص خورشید را بررسی کرد و میدان‌های مغناطیسی خورشید و فضای پیرامون آن را مدل‌سازی کرد. ESA می‌گوید پژوهشگران مدل تازه‌ای ساختند تا مشخص کنند پلاسما از کجا آمده است و اندازه‌گیری‌های Solar Orbiter را با داده‌های رصدخانه دینامیک خورشیدی (Solar Dynamics Observatory) ناسا پیوند دادند تا ناحیه سرچشمه را مکان‌یابی کنند. به گفته ESA، این کار همچنین نشان می‌دهد که جو خورشید ردپای خود را بر ذرات باد خورشیدی برجا می‌گذارد، که می‌تواند به دانشمندان امکان دهد تاریخچه پلاسمایی را که در فاصله‌ای دور از خورشید اندازه‌گیری می‌شود بازسازی کنند.