باد خورشیدی ذرات عجیبی را پنهان کرده که می‌توانند دانش ما را در مورد آب و هوای فضا بازنویسی کنند!

یک مطالعه اخیر به رهبری دکتر مایکل استارکی از مؤسسه تحقیقاتی ساوت‌وست، اولین شواهد رصدی را از مأموریت مقیاس چندگانه مَگنِتوسفِر (MMS) در مورد یون‌های پیکاپ (PUIs) و فعالیت موجی مرتبط با آن‌ها در باد خورشیدی نزدیک زمین ارائه کرده است. ناسا مأموریت MMS را در سال ۲۰۱۵ راه‌اندازی کرد و چهار فضاپیما را برای مطالعه مَگنِتوسفِر زمین مستقر نمود؛ میدان مغناطیسی که سیاره ما را در برابر تابش‌های مضر خورشیدی و کیهانی محافظت می‌کند.

شکل‌گیری و رفتار یون‌های پیکاپ (PUIs)

یون‌های پیکاپ (PUIs) زمانی ایجاد می‌شوند که ذرات خنثی در حال حرکت در سراسر هِلیوسفِر توسط باد خورشیدی یونیزه می‌شوند. پس از یونیزه شدن، آن‌ها به همراه باد خورشیدی حمل شده و به دور میدان مغناطیسی محلی می‌پیچند و یک جمعیت پلاسما با ویژگی‌هایی متفاوت از ذرات استاندارد باد خورشیدی تشکیل می‌دهند.

در این مطالعه، یون‌های پیکاپ توزیع سرعت مشخصه‌ای را نشان دادند، بدون اینکه جمعیت‌های قابل توجه دیگری از یون‌ها یا الکترون‌های پرانرژی حضور داشته باشند. شواهدی از فعالیت موجی با استفاده از اندازه‌گیری‌های میدان مغناطیسی MMS، همراه با پیش‌بینی‌های نظری حالت‌های مورد انتظار رشد موج بر اساس مدل‌های یون‌های پیکاپ مشاهده شده، شناسایی شد.

دکتر استارکی اظهار داشت:

نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که یون‌های پیکاپ واقعاً می‌توانند در باد خورشیدی نزدیک زمین موج تولید کنند و نیاز به مطالعات آماری بیشتر در مورد این فرآیندها را ایجاد می‌کند. ممکن است یون‌های پیکاپ نقش بزرگتری در گرمایش و حرارتی شدن باد خورشیدی نزدیک زمین داشته باشند، که پیامدهای بزرگی برای مدل‌های باد خورشیدی در سراسر هلیوسفِر خواهد داشت.

مدل‌سازی جمعیت‌های پلاسما

نویسندگان با مدل‌سازی اجزای جداگانه یون (باد خورشیدی و یون‌های پیکاپ)، شناسایی کردند که کدام جمعیت‌ها می‌توانند مسئول فعالیت موجی مشاهده شده باشند. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که امواج مشاهده شده به احتمال زیاد توسط یون‌های پیکاپ هیدروژن و/یا هلیوم تولید شده‌اند، اما به دلیل محدودیت‌های ابزاری، نتوانستند دقیقاً گونه یونی مسئول را مشخص کنند.

در فواصل دورتر از خورشید، تراکم نسبی یون‌های پیکاپ در باد خورشیدی افزایش می‌یابد، که سهم آن‌ها را در گرمایش و حرارتی شدن باد خورشیدی از طریق تعاملات موج-ذره افزایش می‌دهد. در لبه‌های بیرونی منظومه شمسی، یون‌های پیکاپ سهم قابل توجهی در فشار دینامیکی کلی در باد خورشیدی دارند، که پیامدهای بزرگی برای فرآیندهای فیزیکی در حال وقوع در شوک پایانی و در هلیوشیت دارد.

استارکی اضافه کرد:

نزدیک زمین، شدت یون‌های پیکاپ نسبتاً پایین است، و بنابراین معمولاً فرض می‌شود که سهم آن‌ها در تعاملات موج-ذره در باد خورشیدی ناچیز است. اگر این فرض اشتباه باشد، تئوری و مدل‌سازی فعلی باد خورشیدی و تکامل آن در سراسر هلیوسفِر باید به‌روزرسانی شود.

منبع: Scitechdaily