נפלאות השמש – סילוני פלזמה

נהוג לכנות תופעה זו “ספיקולס” (Spicules), שהם למעשה סילוני גז או פלזמה המונעים כלפי מעלה מהאטמוספירה הנמוכה של השמש, ונורים אל האטמוספירה הגבוהה

המכון לטכנולוגיה מתקדמת בפאלו אלטו, תרגום אלון זאבי

בשנת 1877, גילה האדם המדעי לראשונה סילונים על-קוליים המתפרצים בקביעות מהשמש, ומאז עצם סיבת קיומם היה בגדר תעלומה. כיום, קבוצת מחקר של פיסיקאי-שמש הצליחה להשיג תוצאות מרשימות בנוגע לסילונים אלו, הודות לטכנולוגיה המודרנית.

נהוג לכנות תופעה זו “ספיקולס” (Spicules), שהם למעשה סילוני גז או פלזמה המונעים כלפי מעלה מהאטמוספירה הנמוכה של השמש, הכרומוספירה (Chromosphere). הם נורים אל האטמוספירה או הקורונה (הילת השמש) במהירות של כ-80,450 ק”מ בשעה, ומגיעים לגובה מקסימלי של 4,827 ק”מ מעל לפני השטח בפחות מחמש דקות. בכל רגע נתון ישנם למעלה מ-100 אלף סילונים באטמוספירה התחתונה של שמש. ועדיין הם נותרים חסרי הסבר, בעיקר משום שקשה לבצע תצפיות באובייקטים בעלי מחזור כה מהיר (של כ-5 דק') ובעלי מימדים קטנים יחסית (כ-480 ק”מ בקוטר).

ד”ר בארט דה-פונטיו, אחד מהחוקרים המובילים במחקר ופיסיקאי-שמש במעבדה למחקרי שמש ואסטרופיסיקה ע”ש לוקהיד מרטין (של המרכז לטכנולוגיה מתקדמת שבפאלו אלטו, קליפורניה), אומר: “היה זה חיוני ביותר עבור המחקר, המנסה להבין כיצד נוצרו ה”ספיקולס”, לבצע את הצלבת המידע מ-2 המקורות העיקריים – 1) שלושה טלסקופי-חלל/שמש שהניבו נתונים יקרי ערך ותמונות ברזולוציה הכי גבוהה אי פעם: SOHO (Solar and Heliospheric Observatory satellite), שהתמקד על פני-השטח של השמש, SST השוודי (Swedish Solar Telescope) ו-TRACE (Transition Region and Coronal Explorer satellite) שהתמקדו יחדיו על הסילונים באטמוספירה הנמוכה של השמש; 2) מודלים ממוחשבים שמטרתם לספק את החוליה החסרה בין התצפיות השונות שנעשו ע”י הטלסקופים”.

פרופ' רוברטוס ארדלי ון-סיבנבורגן, חוקר מוביל נוסף ופרופסור במתמטיקה שימושית באוניברסיטת שפילד שבבריטניה, אומר: “בזכות סדרה של תמונות שנלקחו באופן סימולטני הן מ-SST והן מ-TRACE, גילינו כי לעיתים קרובות הסילונים מתרחשים באופן מחזורי, בדרך כלל, כל חמש דקות לערך באותו איזור. אנחנו בנינו מודל ממוחשב המדמה את אטמוספירת השמש, כדי להראות שמחזוריות ה”ספיקלס” נגרמת ע”י גלי קול הנוצרים בפני השטח של השמש והם בעלי אותה תקופת מחזור פעילות של חמש דקות”.

גלי קול אלו, הנמצאים על פני השטח של השמש, ברוב המקרים נחלשים עוד לפני שמגיעים לאטמוספירת השמש. לעומת זאת, המדענים דה-פונטיו, ארדלי ומתלמדו – סטוארט ג'יימס, מצאו כי בתנאים מסויימים גלי הקול כן מצליחים לחדור מעבר ל”איזור ההיחלשות” (Damping Zone) ולדלוף אל האטמוספירה. על פי המודל שבנו, לאחר דליפת גלי הקול, הם הופכים לגלי הלם (Shock Waves) שדוחפים חומר כלפי מעלה וע”י כך יוצרים סילון/ספיקול.

דה-פונטיו ועמיתיו ביצעו מדידות מעשיות של גלים ונקודות השקה בפני השטח של השמש, ואת התוצאות שקיבלו הזינו במודל הממוחשב של אטמוספירת השמש. המדענים הופתעו לטובה כאשר המודל ניבא בדיוק רב את זמני הופעת סילוני הגז, ובכך לאפשר תצפית מממוקדת על השמש בעזרת SST ו-TRACE.

ממצאיהם עשויים להוביל להבנה מעמיקה יותר לשאלה כיצד חומר נדחף כלפי חוץ אל הילת השמש בכדי לייצור רוח סולרית – זרם חלקיקים המופצים בקביעות ע”י השמש שנסחף מעבר למסלולו של כדה”א. הפרעות ברוח הסולרית, כפי שכבר הוזכר במאמרים הקודמים, עלולות להשפיע על האטמוספירה העליונה והסביבה החללית של כדה”א, ואף לגרום נזק ללוויינים החגים סביב הפלנטה.

“הסילונים סוחבים עימם אל אטמוספירת השמש פי 100 מכמות החומר הנדרשת ל”האכיל” את הרוח הסולרית. פירוש הדבר הוא, שהם בעלי חשיבות עליונה באיזון העדין בין החומר הנכנס אל הילת-השמש (הקורונה) למול החומר היוצא ממנה”, דברי דה-פונטיו. יחד עם חשיפת מקור ה'ספיקלס', יהיה זה אפשרי לחקור האם המסה שהם נושאים איתם אל הקורונה תורמת לרוח השמש. מחקרים עתידיים יתמקדו גם על התפקיד שעשויים למלא גלי ההלם באטמוספירה העליונה או הקורונה של השמש.

המחקר, שתוצאותיו פורסמו בכתבי-עת המדעיים, ממומן ע”י נאס”א – מטעם המועצה הבריטית לחקר אסטרונומיה ופיסיקה חלקיקית (Particle Physics and Astronomy Research Council of UK), וע”י הקרן למדעים לאומיים של הונגריה (Hungarian National Science Foundation).

———————-

תורגם ע”י: אלון זאבי, האגודה הישראלית לאסטרונומיה

מקור: לידיעה ביוניברס טודיי