يجد العلماء تغيرات غريبة على الشمس قبل ساعات من التوهج الشمسي القوي X9: “لم أكن أتوقع ما وجدته”

ربما يكون العلماء قد شاهدوا أخيرًا ثوران الشمس قبل ساعات من حدوثه، وكان الانفجار الذي تم اكتشافه أحد أقوى انفجارات نجمنا.

بالاعتماد على مجموعة بيانات نادرة تم جمعها في الساعات التي سبقت عملية ضخمة التوهج الشمسي، حدد العلماء سلسلة من التغييرات في الشمسالغلاف الجوي للبركان يقدم أدلة جديدة حول كيفية بدء الانفجارات الكبرى. في نهاية المطاف، يمكن أن تساعد هذه النتائج في التحسن الطقس الفضائي التنبؤ.

وقال لويس سيفريتز، الباحث في معهد نيوجيرسي للتكنولوجيا والذي قاد الدراسة الجديدة، لموقع Space.com: “لم أكن أتوقع ما وجدته”.

التوهجات الشمسية هي رشقات نارية قوية من الإشعاع من الشمس مدفوعة بالإطلاق المفاجئ للطاقة المغناطيسية. أقوى من هذه الانفجارات يمكن تعطيل الاتصالات اللاسلكيةوإلحاق الضرر بالأقمار الصناعية والمساهمة في حدوث العواصف المغناطيسية الأرضية التي تؤثر على البنية التحتية على الأرض. ومع ذلك، على الرغم من عقود من الدراسة، لا يزال العلماء لا يفهمون بشكل كامل ما هو يتسبب في حدوث هذه الانفجارات.

جزء من التحدي عملي. في حين أن المركبات الفضائية تراقب الشمس بشكل مستمر، فمن الصعب الحصول على ملاحظات تفصيلية للظروف المؤدية إلى التوهج. تركز الأدوات عالية الدقة عادةً على المناطق النشطة التي تنتج بالفعل نشاطًا شمسيًا، وغالبًا ما يبدأ الباحثون في تتبع التوهج بشكل جدي فقط بعد ثورانه، عندما يكون من الممكن تتبع مساره عبر الفضاء وتقييم تأثيراته المحتملة على الأرض.

في الدراسة الجديدة، تمكن سيفريتز وزملاؤه من الاستفادة من مجموعة بيانات مصادفة على نحو غير عادي، والتي استحوذت على تراكم فئة X9 التوهج الشمسي ذلك اندلعت في 3 أكتوبر 2024.

وحدد تحليلهم العديد من التغيرات في الغلاف الجوي للشمس قبل ساعات من الانفجار، مما يقدم أدلة جديدة حول كيفية بدء التوهجات الكبرى وربما يكشف عن علامات إنذار مبكر للأحداث المستقبلية.

وكانت المنطقة النشطة التي أنتجت الثوران قد ولدت بالفعل العديد من التوهجات القوية في الأيام السابقة، مما دفع العلماء إلى إبقاء مراصد شمسية متعددة مركزة على المنطقة. وكان من بينها جهاز التصوير الطيفي لمنطقة الواجهة التابع لناسا، أو IRIS، وهو مركبة فضائية مصممة للدراسة شريحة ضيقة من الغلاف الجوي للشمس بتفاصيل غير عادية.

وبالفعل، نظرًا لأن IRIS كان يراقب المنطقة بالفعل، فقد حصل الباحثون على ما يقرب من خمس ساعات متواصلة من الملاحظات قبل اندلاع التوهج، مما يوفر نافذة نادرة على العمليات التي تحدث في الغلاف الجوي للشمس قبل الانفجار.

وقال سيفريتز: “لقد اخترت هذا الحدث لأنني كنت أتوقع أن يكون الشعلة كبيرة بما يكفي لرؤية تلك العلامات”. “هناك عدد قليل جدًا من الذين يصلون إلى هذا القدر من القوة.”

باستخدام بيانات من IRIS، تتبع الباحثون ثلاث خصائص للبلازما في الغلاف الجوي للشمس: سطوعها، وحركتها تجاه المراقبين أو بعيدًا عنهم، وكمية تُعرف بالسرعة غير الحرارية، وهي مقياس للاضطراب والحركات صغيرة النطاق داخل البلازما. وتشير الدراسة إلى أن هذه القياسات مجتمعة سمحت للفريق بإعادة بناء الظروف في الساعات التي سبقت التوهج.

وأظهرت النتائج أن الخصائص الثلاثة بدأت في الزيادة قبل ثلاث ساعات تقريبًا من الانفجار، مما يشير إلى أن المجال المغناطيسي للشمس أصبح تدريجيًا غير مستقر.

وقال سيفريتز إن مثل هذا التراكم الطويل للتوقيعات المتوهجة نادراً ما يتم ملاحظته.

ووجد الفريق أيضًا أن سطوع البلازما وحركتها واضطرابها ارتفع وانخفض في دورات منتظمة قبل التوهج. يتكرر واحد كل سبع إلى 10 دقائق، بينما يظهر آخر كل 18 إلى 21 دقيقة تقريبًا. تركزت التقلبات بالقرب من الحدود حيث تلتقي المجالات المغناطيسية ذات الاتجاه المعاكس، وهي منطقة يشتبه العلماء في أن الضغط المغناطيسي يتراكم فيها قبل التوهجات.

ولا يعرف العلماء حتى الآن بالضبط ما الذي يسبب هذه التذبذبات. وقد تعكس موجات تتحرك عبر الغلاف الجوي الشمسي أو سلسلة من أحداث إعادة الاتصال المغناطيسي صغيرة النطاق التي تحدث قبل الانفجار الأكبر.

وقال سيفريتز لموقع Space.com: “إذا رأينا تلك التذبذبات تحدث قبل التوهج، فقد يكون ذلك مؤشرًا قويًا على حدوث التوهج”.

وتشير الدراسة إلى أنه قبل 15 إلى 20 دقيقة تقريبًا من اندلاع التوهج، بدا أن الغلاف الجوي للشمس يتحول إلى حالة أكثر تقلبًا، مع ارتفاع الاضطراب وتدفق البلازما إلى الخارج، وهي تغييرات قد تعكس الإطلاق المفاجئ للطاقة المغناطيسية التي تحرك التوهجات الشمسية.

ولا يبدو أن أي قياس واحد يوفر علامة تحذير نهائية من تلقاء نفسه. وبدلاً من ذلك، قال سيفريتز، إن المزيج من السطوع المتزايد، والاضطراب المتزايد، والتذبذبات المنسقة هو الذي برز كعلامة تمهيدية محتملة.

لكي نكون واضحين، فإن النتائج لا تعني على الفور أن العلماء يستطيعون فعل ذلك الآن التنبؤ بالتوهجات الشمسية ساعات مقدما. وقد درست الدراسة ثورانًا واحدًا، ولا يعرف الباحثون حتى الآن ما إذا كانت نفس التوقيعات تظهر باستمرار قبل الأحداث الأخرى. سوف تتطلب الإجابة على هذا السؤال تحليل المزيد من التوهجات، وهو التحدي الذي أصبح صعبًا بسبب ندرة عمليات الرصد المناسبة.

وقال سيفريتز إن الخطوة التالية هي تحديد ما إذا كانت الأنماط نفسها تظهر عبر عينة أكبر بكثير من الانفجارات. وإذا فعلوا ذلك، فقد تصبح التوقيعات في نهاية المطاف جزءًا من أنظمة التنبؤ بالطقس الفضائي المستقبلية.

وقال “هذا هو الهدف”.

وكانت النتائج نشرت في شهر مايو في مجلة الفيزياء الشمسية.