دوامات خفية على سطح الشمس قد تحل لغزًا عمره 150 عامًا

الاكتشاف: عدم استقرار كلفن-هيلمهولتز في كل مكان

الصور الجديدة أظهرت ما يُعرف بـ عدم استقرار كلفن-هيلمهولتز الممغنط (KHI) في كل مكان من سطح الشمس . هذه ظاهرة فيزيائية تحدث عندما تتحرك طبقتان من البلازما بسرعات مختلفة، مما يخلق أنماطًا دوامية مضطربة تشبه أمواج البحر المتكسرة . على عكس التلميحات السابقة بوجود هذه الظاهرة في مناطق معزولة من الغلاف الجوي الشمسي، ظهرت هذه الدوامات عبر كامل مجال الرؤية، بكثافة عالية على طول حدود مناطق التدفق المغناطيسي . يتراوح عرض هذه الدوامات بين 19 و170 كيلومترًا .

يمثل هذا الاكتشاف أول دليل رصدي مباشر على وجود عدم استقرار كلفن-هيلمهولتز في فوتوسفير الشمس، مؤكدًا بذلك تنبؤًا نظريًا عمره 150 عامًا . قارن الباحثون الصور بمحاكاة حاسوبية عالية الدقة للديناميكا المائية المغناطيسية (MHD)، والتي أعادت إنتاج سلوك الدوامات وتباعدها بنفس الطريقة، مما يؤكد أن هذه الأنماط حقيقية وليست مجرد تشويه في الصورة .

كيف يساعد هذا في حل لغز حرارة الإكليل الشمسي؟

سطح الشمس تبلغ حرارته حوالي 5500 درجة مئوية، لكن غلافه الخارجي، المعروف باسم الإكليل أو الهالة الشمسية (corona)، تصل حرارته إلى ملايين الدرجات المئوية . لعقود، كان هذا "لغز تسخين الإكليل" أحد أكبر الأسئلة المفتوحة في فيزياء الشمس . يقدم هذا الاكتشاف آلية جديدة ومقنعة:

• تعمل دوامات كلفن-هيلمهولتز كنظام لنقل الطاقة: فهي تقوم بلف وشد خطوط المجال المغناطيسي في الفوتوسفير، محولةً الطاقة الحركية إلى طاقة مغناطيسية يمكنها الانتشار إلى أعلى داخل الإكليل .
• أظهرت محاكاة الديناميكا المائية المغناطيسية (MHD) المطابقة للرصدات أن هذه الدوامات المنتشرة تضخ الطاقة من السطح إلى الغلاف الجوي العلوي، مما يوفر التسخين المستمر اللازم للحفاظ على درجة حرارة الإكليل بملايين الدرجات .
• كما علق أحد باحثي مؤسسة NSF الوطنية للعلوم قائلاً إن الفريق وجد أن الفوتوسفير "يزخر بهذه الدوامات الصغيرة"، والتي تمثل معًا عملية خفية تدفع النشاط الشمسي وتسخن الإكليل .

باختصار، يكشف هذا الاكتشاف عن آلية مستمرة كانت غير مرئية سابقًا - وهي دوامات صغيرة من نمط عدم استقرار كلفن-هيلمهولتز تغطي كامل سطح الشمس - ويمكنها تفسير الطاقة المفقودة اللازمة لتسخين الإكليل، مما قد يحل لغزًا حيّر العلماء لأجيال .