چرا شکل منظومه شمسی اینقدر پیچیده است؟

منظومه شمسی در یک حباب قرار دارد. باد و تابش ناشی از خورشید به سمت بیرون جریان دارد و وارد فضای میان ستاره‌ای می‌شود. این حباب یک مرز ایجاد می‌کند که درون آن، تمامی اجرام در مقابل تابش‌های کیهانی قدرتمند محافظت می‌شوند.

WZqKLoeyVoBwWXnSDB

این مرز “هلیوسفر (هورسپهر)” نام دارد و درک نحوۀ عملکرد آن بخش مهمی از درک منظومه شمسی ما است و شاید حتی توضیح دهد که ما و تمام حیات بر روی زمین چگونه شکل گرفته است. “جیمز دریک” اخترفیزیکدان دانشگاه مریلند گفت: «این چه ارتباطی با جامعه دارد؟ حبابی که ما را احاطه کرده و توسط خورشید ایجاد شده، از ما در برابر پرتوهای کیهانی محافظت می‌کند و شکل آن می‌تواند به نحوه‌ی رسیدن این پرتوها به هلیوسفر تأثیر بگذارد.»

«نظریات زیادی در این باره وجود دارد، یکی از آنها این است که پرتوهای کیهانی می‌توانند تحت تأثیر ساختار هلیوسفر قرار بگیرند – مثلاً آیا چروک دارد یا تا خورده است و از این قبیل چیزها …»

از آنجایی که ما درون هلیوسفر هستیم و مرز آن کاملاً مشخص نیست، تشخیص شکل واقعی هلیوسفر از زمین کار آسانی نیست. اما این کار غیرممکن هم نیست. کاوشگرهای ویجر ۱ و ۲ و کاوشگر نیوهورایزنز در واقع سه فضاپیمایی هستند که به دوردست‌های منظومه شمسی سفر کرده‌اند. در واقع، کاوشگرهای ویجر حتی از مرز هلیوسفر عبور کرده و اکنون در حال حرکت در فضای میان ستاره‌ای هستند.

دانشمندان سال گذشته با استفاده از داده‌های بدست آمده از این کاوشگرها کشف کردند که هلیوسفر می‌تواند شبیه یک کیک صبحانه، بدشکل عجیب و غریب باشد. اکنون، آنها به چگونگی آن پی برده‌اند: “ذرات هیدروژن خنثی” که از فضای میان ستاره‌ای به درون منظومه شمسی جریان دارند احتمالاً نقش حیاتی در به وجود آوردنِ شکل هلیوسفر ایفا می‌کنند.

تیم دانشمندان شروع به بررسی “جت‌های هلیوسفری” کرد. آنها فواره‌های دوقلوی ماده هستند که از قطب‌های خورشید ساطع می‌شوند و در نتیجه‌ی برهمکنش میدان مغناطیسی خورشید با میدان مغناطیسی فضای بین ستاره‌ای شکل گرفته‌اند. این جت‌ها شبیه دیگر جت‌های اخترفیزیکیِ مشاهده شده در فضا هستند و جت‌های خورشید نیز همانند جت‌های دیگر، ناپایدار هستند. هلیوسفر هم که توسط خورشید تشکیل شده، ناپایدار به نظر می‌رسد. محققان می‌خواستند علت آن را بدانند.

solar system

اخترفیزیکدان “مراو اوفر” از دانشگاه بوستون(BU) که مدیریت تحقیقات را بر عهده داشت گفت: «ما این جت‌ها را به صورت ستون‌های نامنظمی می‌بینیم و اخترفیزیکدانان سال‌هاست به این فکر می‌کنند که چرا این اشکال ناپایدار هستند.»

محققان با تمرکز بر اتم‌های هیدروژن خنثی(اتم‌های فاقد بار) مدل‌ خود را اجرا کردند. ما این جریان را در کیهان می‌شناسیم اما چیزی در مورد تأثیر آنها بر هلیوسفر نمی‌دانیم. وقتی محققان اتم‌های خنثی را از مدلشان خارج کردند، ناگهان جت‌های خورشیدی پایدار شدند. سپس، آنها را برگرداندند. “اوفر” گفت: «وقتی آنها را برگرداندم، همه چیز شروع به خم شدن کرد و محور مرکزی شروع به تکان خوردن کرد و این یعنی چیزی درون جت‌های هلیوسفری در حالِ به شدت ناپایدار شدن است.»

طبق تحلیل تیم، علت این رخداد، برهمکنش هیدروژن خنثی با ماده یونیزه در غلاف هلیو (heliosheath) –منطقه‌ی بیرونی هلیوسفر– است. این یک “ناپایداری ریلی-تیلور” ایجاد می‌کند، یعنی یک ناپایداری که در فصل مشترک بین دو سیال با چگالی متفاوت رخ می‌دهد.( زمانی که سیال سبک‌تر به سیال سنگین‌تر فشار می‌آورد) در نتیجۀ این ناپایداری، یک تلاطم عظیم در دنباله‌های هلیوسفر ایجاد می‌شود.

این یک توضیح واضح برای “شکل هلیوسفر” است و به درک پرتوهای کیهانی که به درون منظومه شمسی می‌آیند، کمک می‌کند. همچنین می‌تواند به درک بهتر تابش‌های منظومه شمسی در خارج از میدان مغناطیسی و اتمسفر محافظ زمین کمک نماید.

“اوفر” افزود: «کیهان ساکت نیست. مدل ما سعی ندارد هرج و مرج را از بین ببرد، زیرا هرج و مرج به ما کمک کرد تا بتوانیم علت ناپایداری هلیوسفر یعنی “ذرات هیدروژن خنثی” را کشف کنیم. این یافته دستاورد بسیار بزرگی است و ما را در مسیر کشف این مسئله قرار می‌دهد که چرا مدل ما دارای هلیوسفری به این پیچیدگی است و چرا مدل‌های دیگر چنین چیزی ندارند.» جزئیات بیشتر این پژوهش در  Astrophysical Journal منتشر شده است.

فیسبوک توییتر گوگل + لینکداین تلگرام واتس اپ کلوب

دیدگاهتان را بنویسید