موجات مغناطيسية مثيرة في الغلاف الضوئي للشمس

كشف باحثون عن وجود موجات بلازما مغناطيسية، تعرف باسم «موجات ألفين»، في الغلاف الضوئي للشمس، وأعلنوا عن هذا الاكتشاف في دراسة نشرتها مجلة «نيتشر أسترونومي» في 11 مايو (أيار) الماضي.
الموجات اكتشفها لأول مرة العالم الحائز على جائزة نوبل هانيس ألفين عام 1947 وتكمن الإمكانات الهائلة لها في قدرتها على نقل الطاقة والمعلومات عبر مسافات كبيرة جداً بسبب طبيعتها المغناطيسية البحتة، وبالتالي فإن اكتشاف هذه الموجات في الغلاف الضوئي الشمسي، وهي الطبقة الدنيا من الغلاف المحيط بالشمس، يمثل الخطوة الأولى نحو استغلال خصائص هذه الموجات المغناطيسية.
وبالإضافة لذلك، فإن قدرة موجات ألفين على حمل الطاقة هي أيضاً ذات أهمية بالنسبة للفيزياء الفلكية والشمسية والبلازما، لأنها يمكن أن تساعد في تفسير التسخين الشديد للغلاف الجوي الشمسي، وهو لغز لم يتم حله لأكثر من قرن.
وتتشكل موجات ألفين عندما تتأرجح الجسيمات المشحونة (الأيونات) استجابة للتفاعلات بين المجالات المغناطيسية والتيارات الكهربائية.
ويمكن أن تتشكل حزم المجالات المغناطيسية، المعروفة باسم أنابيب التدفق المغناطيسي الشمسي، داخل الغلاف الجوي الشمسي، رغم أن موجات ألفين تظهر في أحد شكلين في أنابيب التدفق المغناطيسي الشمسية، إما الارتباطات الالتوائية المتناظرة (حيث تحدث التذبذبات المتناظرة حول محور أنبوب التدفق) وإما الارتباطات الالتوائية المضادة المتماثلة (حيث تحدث التذبذبات كدوامتين تدوران في اتجاهين متعاكسين في أنبوب التدفق).
ورغم الادعاءات السابقة، لم يتم تحديد موجات ألفين الالتوائية بشكل مباشر في الغلاف الضوئي الشمسي، حتى في أبسط أشكالها من التذبذبات المحورية المتماثلة لأنابيب التدفق المغناطيسي. وفي هذه الدراسة، استخدم الباحثون ملاحظات عالية الدقة للغلاف الجوي الشمسي، بواسطة جهاز التصوير IBIS على متن القمر الصناعي «أنتيغرال»، لإثبات وجود الموجات الالتوائية المضادة المتناظرة التي تم التنبؤ بها لأول مرة منذ حوالي 50 عاماً.
ووجدوا أنه يمكن استخدام هذه الموجات لاستخراج كميات هائلة من الطاقة من الغلاف الضوئي الشمسي، مما يؤكد إمكانات هذه الموجات في مجموعة واسعة من مجالات البحث والتطبيقات الصناعية.
وبالإضافة إلى هذه الملاحظات، أجرى الباحثون في جامعة كوين ماري البريطانية عمليات محاكاة لاستكشاف آليات الإثارة لهذه الموجات المراوغة. وصمم باحثو كوين ماري وأقاموا محاكاة مغناطيسية هيدروديناميكية (MHD)، والتي تُستخدم لنمذجة ديناميكيات السوائل الممغنطة مثل تلك الموجودة في الغلاف الجوي الشمسي، لإعادة إنتاج ملاحظات الفريق.
يقول الدكتور ديفيد تسيكلوري، كبير المحاضرين الزائرين في الفيزياء وعلم الفلك بجامعة كوين ماري: «المدهش هو أن فكرتنا القائلة بأن موجة ألفين المستقطبة خطياً التي تقود أسفل أنبوب التدفق المغناطيسي ستؤدي إلى توليد التذبذبات الالتوائية في أنبوب التدفق بأكمله، كانت صحيحة لمجموعة واسعة من الوسائط الفيزيائية، حيث كانت كل من الملاحظات والمحاكاة تشير إلى اكتشاف موجات ألفين».
ويأمل الباحثون أن يكونوا قادرين على استخدام الفرص الجديدة التي توفرها المرافق التي تم تدشينها مؤخراً، مثل القمر الصناعي (سولار أوروبيتر) و(تلسكوب الشمس دكيست) لمواصلة البحث حول خصائص موجات ألفين، وربما الكشف عن مزيد من المعلومات والأسرار الأساسية للشمس.