طوفان‌های خورشیدی می‌توانند شفق‌های قطبی را بر روی زمین ایجاد کنند. این انفجار ستاره می‌تواند جو یک سیاره را از بین ببرد
توسط اشلی استریک‌لند
انفجار جرم تاجی از سمت چپ خورشید در ماه مه 2024 به وقوع پیوست.
برای اولین بار، ستاره‌شناسان اعلام کردند که انفجار عظیمی را از ستاره‌ای فراتر از منظومه شمسی شناسایی کرده‌اند. این فوران به برخی جهات شبیه به آنهایی است که توسط خورشید ما آزاد می‌شود، مانند طوفان‌های خورشیدی که هفته گذشته آسمان‌های شب را با شفق‌های قطبی زینت دادند، اما در مقیاسی بسیار بزرگ‌تر و تهدیدآمیزتر.
به‌جای به‌وجود آوردن شفق‌های رنگارنگ شمالی، این انفجار قدرتمند به‌نظر می‌رسد که عواقب ویرانگری برای هر سیارهٔ نزدیک داشته باشد، بر پایهٔ تحقیقات جدید.
یک انفجار جرم تاجی (CME) به‌نظر می‌رسد علت این رویداد انفجاری باشد. در منظومهٔ شمسی ما، این پدیده یک ابر بزرگ از گاز یونیزه‌شده، که به‌عنوان پلاسما شناخته می‌شود، به همراه میدان‌های مغناطیسی است که از لایهٔ بالایی خورشید فوران می‌کند.
وقتی این فوران‌ها به اندازه‌ای بزرگ شوند که به زمین برسند، می‌توانند شرایط آب‌وهوا فضایی را ایجاد کنند، یا اختلالات جدی در میدان مغناطیسی سیارهٔ ما ایجاد نمایند.
این طوفان‌های خورشیدی قدرتمند شفق‌ها را در قطب‌های زمین به وجود می‌آورند، اما می‌توانند ارتباطات، شبکهٔ برق و عملیات ماهواره‌ها را نیز مختل کنند.
ستاره‌شناسان تا پیش از این نتوانستند پرتاب جرم تاجی را از ستاره‌ای دیگر شناسایی کنند — اما اکنون این امکان فراهم شد. پژوهشگران این کشف انقلابی را در مطالعه‌ای که چهارشنبه در مجلهٔ Nature منتشر شد توصیف کردند.
شفق جنوبی (که به‌عنوان نورهای جنوبی نیز شناخته می‌شود) در تاریخ 13 نوامبر بر فراز آب‌های ساحل بریتن در دوندن، نیوزیلند درخشان شد.
نورهای رنگارنگ و شکل شفق‌ها همانند پرده‌های باد به‌لرزیدن درمی‌آیند، به گزارش مرکز پیش‌بینی آب‌وهوا فضایی، مشابه شفق‌های شمالی که روز سه‌شنبه بر فراز مونرو، ویسکانسین مشاهده شد.
خطوط صورتی و سبز که از ذرات پرانرژی خورشید و تعاملشان با گازهای جو زمین ناشی می‌شوند، در روز سه‌شنبه بر فراز مینیاپولیس، مینه سوتا مشاهده می‌شوند.
رنگ سرخ مایل به قرمز شفق‌های شمالی در روز چهارشنبه، 12 نوامبر، بر فراز شهر وال‌تورننه‌که در درهٔ آوستا، ایتالیا دیده شد.
یک تصویر هنری، رصدخانهٔ XMM-Newton را در فضا به تصویر می‌کشد.
در تصاویر: شفق‌ها در طول طوفان‌های خورشیدی آسمان را روشن می‌کنند
ستاره‌ای به نام StKM 1-1262، یک ستارهٔ کوتولهٔ سرخ است که حدود 130 سال نوری از زمین فاصله دارد.
طوفان ستاره‌ای با سرعت خیره‌کننده 5.3 میلیون مایل در ساعت (2400 کیلومتر بر ثانیه) به پرواز درآمد. چنین سرعتی فقط در حدود یک مورد از هر دو هزار پرتاب جرم تاجی که از خورشید ما آزاد می‌شود، ثبت شده است، طبق گفتهٔ نویسندگان مطالعه.
«ستاره همانند یک سطل بسیار مغناطیس‌دار و در حال جوشیدن از پلاسما رفتار می‌کند. این فوران ۱۰ تا ۱۰۰ هزار برابر قدرتمندتر از قوی‌ترین فوران ممکن خورشید است»، سیرِل تس، پژوهشگر وابسته در رصدخانه پاریس، در ایمیل خود گفت. «این یک پنجره به سمت آب‌وهوا فضایی فراخورشیدی باز می‌کند.»
پرتاب متراکم و سرعت بالای ماده‌ای که از ستاره خارج شد، آن‌قدر قدرتمند بود که بتواند جو یک سیارهٔ نزدیک به مدار آن را از بین ببرد.
درک اینکه فعالیت‌های خشن ستارگان چگونه بر سیاره‌های فراخورشیدی تأثیر می‌گذارد، برای ستاره‌شناسانی که به دنبال تشخیص قابلیت سکونت حیات در سیاره‌های خارج از منظومه شمسی هستند، ضروری است.
یک تصویر هنری نشان می‌دهد که یک انفجار جرم تاجی از یک ستاره ساطع می‌شود.
جستجو برای انفجارهای ستاره‌ای
پس از آزاد شدن توسط ستاره به فضا، پرتاب‌های جرم تاجی هنگام عبور از لایهٔ بیرونی ستاره، که به‌نام کُرونا شناخته می‌شود، پرتوهای رادیویی شدیدی تولید می‌کنند.
«این‌ها جت‌های قوی باد ستاره‌ای هستند که با سرعتی بالاتر از سرعت صوت در فضای بین‌سیاره‌ای اطراف حرکت می‌کنند و موجی شاک ایجاد می‌کنند که مشابه صدای مافوق صدا یک جت‌جنگنده است»، مارک میش، پژوهشگر در مرکز پیش‌بینی آب‌وهوا فضایی اداره ملی اقیانوس‌ها و جو (NOAA) اعلام کرد. میش در این مطالعه شرکت نکرده است.
پژوهشگران سیگنال رادیویی را در حین استفاده از نرم‌افزار تحلیلی جدید برای پردازش نظرسنجی آسمانی که تقریباً ۱۰ سال پیش توسط تلسکوپ رادیویی آرایهٔ فرکانس کم (LOFAR) انجام شده بود، شناسایی کردند. LOFAR از هزاران آنتن در هلند و سراسر اروپا تشکیل شده است تا یک تلسکوپ رادیویی بزرگ تشکیل دهد.
«این نوع سیگنال رادیویی وجود نخواهد داشت مگر آنکه ماده به‌تمامی از حباب مغناطیس‌قوی ستاره خارج شده باشد»، دکتر جو کالینگهام، نویسندهٔ اصلی مطالعه و استادمند در مؤسسه آنتون پانه‌کوک برای ستاره‌شناسی دانشگاه آمستردام، گفت. «به عبارت دیگر، این ناشی از یک CME است.»
تاس و هم‌نویسندهٔ مطالعه، فیلیپ زارکا، پژوهشگر ارشد در رصدخانه پاریس، تکنیک تحلیل جدیدی به نام Radio Interferometric Multiplexed Spectroscopy یا RIMS توسعه دادند. این روش براساس طول موج‌های نوری که از هزاران ستاره ثبت شده‌اند و برای نظارت بر آن‌ها و تعیین تغییرات در طول زمان است، تاس گفت.
«ایده این بود که سعی کنیم سیگنال‌های رادیویی از ستارگان و سیاره‌های فراخورشیدی را شناسایی کنیم»، تاس گفت. «این تکنیک برای پرتاب‌های جرم تاجی که در مقیاس زمانی چند دقیقه‌ای تکامل می‌یابند، ایده‌آل است؛ بنابراین به نظارت پیوسته با وضوح زمانی بالا نیاز دارد.»
جستجوی حیات
ستارگان کوتولهٔ سرخ می‌توانند میدان‌های مغناطیسی داشته باشند که بیش از ۱٬۰۰۰ برابر قوی‌تر از خورشید ما هستند، کالینگهام گفت.
StKM 1-1262 دارای نیمی از جرم خورشید ماست، اما ۲۰ برابر سریع‌تر می‌چرخد و میدان مغناطیسی‌اش که برآورد می‌شود ۳۰۰ برابر قدرتمندتر باشد، بر اساس مطالعه.
دانشمندان اغلب سیاره‌های فراخورشیدی را می‌یابند که به‌دنبال این ستارگان می‌چرخند؛ این سیاره‌ها نسبت به خورشید ما بسیار کم‌نور، خنک‌تر و کوچکتر هستند و در فاصله‌ای نزدیک‌تر نسبت به سیارات منظومه شمسی قرار دارند — گاهی اوقات یک دور خود را تنها در چند روز به‌پایان می‌رسانند.
به‌دلیل اینکه ستارگان کوتولهٔ سرخ نسبت به خورشید ما کم‌درخشتر و خنک‌تر هستند، ناحیهٔ قابل سکونت — فاصله‌ای از ستاره که شرایط بر روی سیاره به‌طوری گرم باشد که بتواند به‌صورت نظری از آب مایع بر سطح خود حمایت کند — بسیار کوچکتر است، به این معنی که سیارات به‌صورت فشرده‌تری در اطراف این ستارگان کم‌حجم تجمع می‌یابند.
اما ستاره‌شناسان مدت‌هاست که در مورد این سؤال تردید دارند که آیا فوران‌های ستارگان کوتولهٔ سرخ می‌توانند با تابش خطرناک به سیاره‌ها ضربه بزنند. اگر یک سیاره آب مایع بر سطح خود داشته باشد، که بدین معنی است که ممکن است به عنوان محل سکونت حیات قابل‌توجه باشد، پس دارای جوی محافظ نیز خواهد بود.
در حال حاضر، معلوم نیست آیا سیاره‌ای به دور StKM 1-1262 می‌چرخد یا نه، اما بر پایهٔ پژوهش‌های پیشین، تقریباً هر ستارهٔ کوتولهٔ سرخ حداقل یک سیاره دارد، کالینگهام گفت.
«میدان مغناطیسی محافظی که در زمین داریم نمی‌تواند فشار پرتاب جرم تاجی را تحمل کند و جو آن را به‌صورت مستقیم در معرض CME قرار می‌دهد (که باعث جداسازی آن می‌شود)»، کالینگهام در ایمیلی نوشت. «بنابراین حتی اگر سیاره در ناحیهٔ ایده‌آل اطراف ستاره قرار داشته باشد، جو آن به‌سرعت از دست می‌رود و تنها سنگی بیابانی پشت سر می‌گذارد (مانند مریخ).»
در مرحلهٔ بعد، پژوهشگران می‌خواهند چگونگی ساخت و آزادسازی این انرژی عظیم توسط این ستارگان کوچک را بررسی کنند، تاس گفت — و تأثیر پرتاب‌های مکرر جرم تاجی بر سیاره‌های نزدیک را روشن سازند.
کالینگهام همچنین رئیس گروه علمی آرایهٔ یک کیلومتر مربع در مؤسسهٔ هلند برای رادیوفریزی است.
آرایهٔ یک کیلومتر‌مربع، که انتظار می‌رود در سال 2028 تکمیل شود، شامل هزاران آنتن و تا یک میلیون آنتن فرکانس پایین برای ساخت بزرگ‌ترین تلسکوپ رادیویی جهان خواهد بود که می‌تواند به‌جستجوی پرتاب‌های جرم تاجی از ستارگان دیگر بپردازد.
«این فقط شروع است و امیدواریم که ذره‌ای از آنچه در پیش است را به‌ما نشان دهد»، میش گفت. «امیدواریم این مطالعات پیگیری را ترغیب کند تا صحت این ادعا را تأیید کرده و همچنین فراوانی چنین رویدادهایی را بیشتر شناسایی نمایند.»