سطح الشمس به دوامات صغيرة، لأنها على ما يبدو تحتاج إلى المزيد من الدراما

في عرض مذهل للتفوق السماوي، اكتشف العلماء دوامات بلازما غير مرئية سابقًا تتحرك عبر سطح الشمس. لأن الكرة النارية العملاقة على ما يبدو لم تكن معقدة بما فيه الكفاية.

الاكتشاف، بفضل باحثين من المرصد الشمسي الوطني التابع لمؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية (NSF NSO)، ومعهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي (MPS) في ألمانيا، ومرصد هاي ألتيتيود (HAO) في الولايات المتحدة، استخدم تلسكوب دانيال ك. إينوي الشمسي التابع لمؤسسة NSF - الأكبر في العالم - لرصد هذه الأعاصير الصغيرة. التلسكوب، الموجود في هاواي، التقط صورًا مفصلة بما يكفي لكشف حركات البلازما التي كانت غير مرئية سابقًا، مما أثار ارتياح علماء الفيزياء الشمسية الذين كانوا ينفد منهم ما يدرسونه.

"للكشف عن الدوامات، احتجنا إلى تحليل بنى على سطح الشمس بحجم حوالي 20 كيلومترًا،" قال العالم في MPS ميشيل فان نورت، المؤلف المشارك للدراسة. "هذا مثل محاولة رؤية عملة يورو واحدة من على بعد 180 كيلومترًا، ولكن باستخدام تلسكوب بدلاً من منظار بعملة." استخدم الفريق كاميرا تصوير واسعة النطاق قدمتها MPS لتحقيق هذا الإنجاز.

تظهر هذه الدوامات على طول حدود الحبيبات - وهي ملامح سطح الشمس الشبيهة بفقاعات الغليان التي يتراوح حجمها من 500 إلى 2000 كيلومتر. ترتفع البلازما الساخنة، وتبرد، وتغوص، مما يخلق نمطًا يشبه السائل المغلي. الآن، ولأول مرة، تمكن العلماء من رؤية هياكل هامشية على طول حواف الحبيبات، والتي تتطور إلى حركات دوامية تشبه أمواج المحيط المتكسرة. يبلغ عرض بعض هذه الأهداب ما يزيد قليلاً عن 20 كيلومترًا، وهو بحجم بلدة صغيرة تقريبًا، لكن على الشمس، هذا حجم مجهري.

يشتبه الباحثون في أن هذه الدوامات هي عدم استقرار كلفن-هلمهولتز، وهي ظاهرة مألوفة في ديناميكا الموائع عندما يتحرك سائلان بسرعات مختلفة، مما يخلق قوى قص تولد أمواجًا ودوامات. تحدث هذه العملية نفسها على الأرض في البحيرات والسحب وحتى في أجواء المشتري وزحل، لذا فإن الشمس تنضم إلى الحفلة. عند حدود الحبيبات، تتحرك طبقات البلازما المتجاورة بسرعات مختلفة، مما يوفر الظروف المثالية لهذه الاضطرابات.

ولكن لماذا يجب أن نهتم بالدوامات الشمسية الصغيرة؟ لأنها قد تفسر كيف تخزن الشمس وتطلق الطاقة المغناطيسية، بما في ذلك من خلال التوهجات النانوية. تشير النظريات الحالية إلى أن الطاقة المغناطيسية تتراكم عندما تلتف خطوط المجال مثل زنبرك ملفوف، وتطلق الطاقة في النهاية عبر إعادة الاتصال المغناطيسي. السؤال الكبير هو ما الذي يلف خطوط المجال هذه في المقام الأول. هذه الدوامات، التي تظهر باستمرار حيث يكون المجال المغناطيسي قويًا، قد تكون الجاني، حيث تلف خطوط المجال مثل آلة صنع المعكرونة الكونية.

علاوة على ذلك، فإن الدوامات الصغيرة فعالة للغاية في خلط البلازما الممغنطة وغير الممغنطة، مما يساعد المجالات المغناطيسية على الانتقال من السطح إلى الغلاف الجوي. وهذا قد يفسر دورة الشمس المغناطيسية السريعة التي تستغرق 11 عامًا، والتي تواجه النماذج الحالية صعوبة في تفسيرها. قد تكون الدوامات هي القطعة المفقودة من اللغز، مما يظهر أن العمليات الدقيقة، على حدود قدرتنا على الرصد، تحدد بشكل كبير طبيعة نجمنا.

"تُظهر الدوامات البلازمية المكتشفة حديثًا بشكل مثير للإعجاب كيف أن العمليات الدقيقة - على حدود ما يمكننا رصده باستخدام جميع التقنيات المتاحة - تحدد بشكل كبير طبيعة نجمنا،" قال سامي ك. سولانكي، مدير MPS والمؤلف المشارك. لذا، في المرة القادمة التي ترى فيها دوامة في حوض الاستحمام، تذكر فقط: الشمس لديها أيضًا، وهي تفعل أكثر بكثير من مجرد تدوير ماء الاستحمام.