ศึกษาเกี่ยวกับดวงอาทิตย์

ในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารNatureเมื่อวันที่ 7 มิถุนายน 2023 ทีมนักวิจัยใช้ข้อมูลจาก Parker Solar Probe ของ NASA เพื่ออธิบายว่าลมสุริยะมีความเร็วเกิน 1 ล้านไมล์ต่อชั่วโมงได้อย่างไร พวกเขาค้นพบว่าพลังงานที่ปล่อยออกมาจากสนามแม่เหล็กใกล้พื้นผิวดวงอาทิตย์มีพลังมากพอที่จะขับเคลื่อนลมสุริยะที่พัดเร็ว ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคไอออไนซ์ที่เรียกว่าพลาสมา ซึ่งไหลออกจากดวงอาทิตย์ James Drake ศาสตราจารย์มหาวิทยาลัยที่มีชื่อเสียงในภาควิชาฟิสิกส์และสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีกายภาพ (สสวท.) ของมหาวิทยาลัยแมรี่แลนด์ ร่วมเป็นผู้นำการวิจัยนี้ร่วมกับ Stuart Bale ผู้เขียนคนแรกของ UC Berkeley Drake กล่าวว่านักวิทยาศาสตร์ได้พยายามทำความเข้าใจเกี่ยวกับตัวขับเคลื่อนของลมสุริยะตั้งแต่ช่วงปี 1950 และด้วยโลกที่เชื่อมโยงถึงกันมากขึ้นกว่าเดิม ผลกระทบต่อโลกจึงมีความสำคัญ ลมสุริยะก่อตัวเป็นฟองแม่เหล็กขนาดยักษ์ที่เรียกว่าเฮลิโอสเฟียร์ ซึ่งปกป้องดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเราจากรังสีคอสมิกพลังงานสูงที่พุ่งเข้ามารอบกาแลคซี อย่างไรก็ตาม ลมสุริยะยังพัดพาพลาสมาและส่วนหนึ่งของสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ ซึ่งสามารถชนเข้ากับชั้นแมกนีโตสเฟียร์ของโลกและก่อให้เกิดการรบกวน รวมถึงพายุแม่เหล็กโลก พายุเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อดวงอาทิตย์ประสบกับกิจกรรมที่ปั่นป่วนมากขึ้น ซึ่งรวมถึงแสงสุริยะและการขับพลาสมาจำนวนมหาศาลออกสู่อวกาศ ซึ่งเรียกว่าการขับมวลโคโรนา พายุแม่เหล็กโลกมีส่วนทำให้เกิดการแสดงแสงออโรร่าที่น่าตื่นตาตื่นใจซึ่งสามารถมองเห็นได้ใกล้กับขั้วของโลก แต่ที่ทรงพลังที่สุด พายุเหล่านี้สามารถทำลายระบบไฟฟ้าของเมืองและอาจทำให้การสื่อสารทั่วโลกหยุดชะงักได้ เหตุการณ์เช่นนี้แม้ว่าจะเกิดขึ้นไม่บ่อย แต่ก็อาจเป็นอันตรายต่อนักบินอวกาศในอวกาศได้เช่นกัน Drake กล่าวว่า "ลมนำพาข้อมูลจำนวนมากจากดวงอาทิตย์มายังโลก ดังนั้นการทำความเข้าใจกลไกที่อยู่เบื้องหลังลมของดวงอาทิตย์จึงมีความสำคัญสำหรับเหตุผลในทางปฏิบัติบนโลก" Drake กล่าว "นั่นจะส่งผลต่อความสามารถของเราในการทำความเข้าใจว่าดวงอาทิตย์ปลดปล่อยพลังงานและขับเคลื่อนพายุแม่เหล็กโลกได้อย่างไร ซึ่งเป็นภัยคุกคามต่อเครือข่ายการสื่อสารของเรา" การศึกษาก่อนหน้านี้เปิดเผยว่าสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์เป็นตัวขับเคลื่อนลมสุริยะ แต่นักวิจัยไม่ทราบกลไกพื้นฐาน เมื่อต้นปีที่ผ่านมา Drake ได้ร่วมเขียนบทความซึ่งโต้แย้งว่าความร้อนและความเร่งของลมสุริยะนั้นขับเคลื่อนโดยการเชื่อมต่อของแม่เหล็ก ซึ่งเป็นกระบวนการที่ Drake อุทิศให้กับงานด้านวิทยาศาสตร์เพื่อการศึกษา ผู้เขียนอธิบายว่าพื้นผิวทั้งหมดของ ดวงอาทิตย์ ถูกปกคลุมด้วย "ไอพ่น" ขนาดเล็กของพลาสมาร้อนซึ่งถูกขับขึ้นด้านบนโดยการเชื่อมต่อด้วยสนามแม่เหล็ก ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสนามแม่เหล็กชี้ไปในทิศทางตรงกันข้ามเชื่อมต่อกัน ในทางกลับกัน สิ่งนี้จะกระตุ้นการปลดปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาล Drake กล่าวว่า "สองสิ่งที่ชี้ไปในทิศทางตรงกันข้ามมักจะทำลายล้างซึ่งกันและกัน และในกรณีนี้ การทำเช่นนั้นจะปล่อยพลังงานแม่เหล็กออกมา" Drake กล่าว "การระเบิดที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ล้วนขับเคลื่อนด้วยกลไกดังกล่าว มันคือการทำลายล้างของสนามแม่เหล็ก" เพื่อให้เข้าใจกระบวนการเหล่านี้ได้ดีขึ้น ผู้เขียน บทความ Natureฉบับใหม่จึงใช้ข้อมูลจาก Parker Solar Probe เพื่อวิเคราะห์พลาสมาที่ไหลออกจากโคโรนา ซึ่งเป็นชั้นนอกสุดและร้อนที่สุดของดวงอาทิตย์ ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2564 ปาร์กเกอร์กลายเป็นยานอวกาศลำแรกที่เข้าสู่โคโรนาของดวงอาทิตย์และได้เขยิบเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ข้อมูลที่อ้างถึงในบทความนี้ถ่ายที่ระยะห่าง 13 รัศมีสุริยะ หรือประมาณ 5.6 ล้านไมล์จากดวงอาทิตย์ Drake กล่าวว่า "เมื่อคุณเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากๆ คุณจะเริ่มเห็นสิ่งที่คุณมองไม่เห็นจากโลก" Drake กล่าว "ดาวเทียมทุกดวงที่ล้อมรอบโลกอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 210 รัศมี และตอนนี้เราลดลงเหลือ 13 ดวงแล้ว เราเข้าใกล้มากที่สุดเท่าที่เราจะทำได้" ด้วยการใช้ข้อมูลใหม่นี้ ผู้เขียนหนังสือพิมพ์ Natureได้ระบุลักษณะเฉพาะของการระเบิดของพลังงานแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในหลุมโคโรนา ซึ่งเป็นช่องเปิดในสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ เช่นเดียวกับแหล่งที่มาของลมสุริยะ นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าการเชื่อมต่อใหม่ทางแม่เหล็กระหว่างสนามแม่เหล็กเปิดและสนามแม่เหล็กปิด ซึ่งเรียกว่าการเชื่อมต่อการแลกเปลี่ยนเป็นกระบวนการที่ต่อเนื่อง แทนที่จะเป็นเหตุการณ์ที่แยกจากกันตามที่เคยคิดไว้ สิ่งนี้ทำให้พวกเขาสรุปได้ว่าอัตราการปลดปล่อยพลังงานแม่เหล็กซึ่งขับเคลื่อนเจ็ตพลาสมาร้อนออกไปด้านนอกนั้นมีพลังมากพอที่จะเอาชนะแรงโน้มถ่วงและสร้างลมที่พัดเร็วของดวงอาทิตย์ได้ จากการทำความเข้าใจการปลดปล่อยพลังงานจำนวนเล็กน้อยเหล่านี้ที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องบนดวงอาทิตย์ นักวิจัยหวังว่าจะเข้าใจและอาจคาดการณ์ถึงการปะทุครั้งใหญ่และอันตรายยิ่งกว่าที่จะปล่อยพลาสมาออกสู่อวกาศ นอกเหนือจากความหมายที่มีต่อโลกแล้ว ข้อค้นพบจากการศึกษานี้สามารถนำไปใช้กับด้านอื่นๆ ของดาราศาสตร์ได้เช่นกัน Drake กล่าวว่า "ลมเกิดจากวัตถุต่างๆ ทั่วจักรวาล ดังนั้นการทำความเข้าใจว่าอะไรที่ขับเคลื่อนลมจากดวงอาทิตย์จึงมีนัยยะกว้างๆ" "ลมจากดาวฤกษ์ มีบทบาทสำคัญในการปกป้องระบบดาวเคราะห์จากรังสีคอสมิกของกาแล็กซี ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อการอยู่อาศัย" สิ่งนี้ไม่เพียงช่วยให้เราเข้าใจจักรวาลเท่านั้น แต่ยังอาจรวมถึงการค้นหาสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ดวงอื่นด้วย