התפרצויות סולאריות הן פליטות אנרגיה פתאומיות ועצומות באטמוספרה החיצונית של השמש, המחממות חלקים ממנה ליותר מ-10 מיליון מעלות צלזיוס. האירועים הללו עלולים לשבש מערכות אלקטרוניות על פני כדור הארץ, לגרום לסערות גאומגנטיות, אך גם לתרום להופעת זוהר הקוטב (אורורה), תופעת טבע המאופיינת בהופעה של אור בצבעים שונים בשמי הלילה.
תיעוד התפרצויות סולאריות במאי 2024
(NASA)
במחקר חדש שפורסם בכתב העת Astrophysical Journal Letters, נבחנו ראיות לאופן שבו ההתפרצויות הללו מחממות פלזמה סולארית ליותר מ-10 מיליון מעלות צלזיוס. פלזמה סולארית זו מורכבת מיונים ואלקטרונים. מחברי המחקר החדש טוענים כי יוני התפרצויות סולאריות, חלקיקים טעונים חיובית המרכיבים מחצית מהפלזמה, יכולים להגיע ליותר מ-60 מיליון מעלות צלזיוס.
בהתבוננות בנתונים מתחומי מחקר אחרים, הצוות, בהובלת ד"ר אלכסנדר ראסל, מבית הספר למתמטיקה וסטטיסטיקה באוניברסיטת סנט אנדרוז שבסקוטלנד, הבין כי התפרצויות סולאריות מחממות מאוד את היונים, חזק יותר מאשר את האלקטרונים.
התגליות האחרונות מצביעות על כך שתהליך בשם "איחוי מגנטי" (Magnetic reconnection) – תהליך פיזיקלי בו מבנה השדה מגנטי מסתדר מחדש ואנרגיה מגנטית מומרת לאנרגיה קינטית, אנרגיה תרמית ותאוצה של חלקיקים – תורם להתחממותם של יונים פי 6.5 מאלקטרונים.
לדברי ד"ר ראסל, נראה שזהו חוק אוניברסלי, והוא אושר בחלל הקרוב לכדור הארץ, ברוח הסולארית (זרימה של חלקיקים טעונים הנפלטים מעטרת השמש, עקב הטמפרטורה הגבוהה של העטרה שעומדת על כ-2 מיליון מעלות צלזיוס) ובסימולציות מחשב.
"פיזיקת השמש הניחה באופן היסטורי כי יונים ואלקטרונים חייבים להיות בעלי אותה טמפרטורה", מסביר ד"ר ראסל. "עם זאת, בחישובים חוזרים עם נתונים מודרניים, מצאנו כי הבדלי טמפרטורות בין יונים ואלקטרונים יכולים להימשך עד עשרות דקות בחלקים חשובים של התפרצויות סולאריות, מה שמאפשר לראשונה בהיסטוריה לקחת בחשבון יונים סופר-לוהטים. יתרה מכך, טמפרטורת היונים החדשה מתאימה היטב לרוחב קווים ספקטרליים של ההתפרצויות הסולאריות, מה שעשוי לפתור תעלומה אסטרופיזיקאית שקיימת כבר כמעט חצי מאה".
מאז שנות ה-70 של המאה הקודמת נשאלת השאלה מדוע קווים ספקטרליים של התפרצויות סולאריות, פסים דקים של תדירות או אורך גל בודד, המייצגים פליטה או בליעה של קרינה אלקטרומגנטית על ידי אטום או מולקולה, הינם רחבים מהצפוי. מבחינה היסטורית, האמינו שזה יכול להיות רק בגלל תנועות טורבולנטיות (עירבוליות), אך פרשנות זו נתונה ללחץ ככל שמדענים ניסו לזהות את אופי הטורבולנציה.
כעת, לאחר כמעט 50 שנה, המחקר החדש מוביל לשינוי פרדיגמה שבו טמפרטורת היונים יכולה לתרום תרומה גדולה להסבר רוחב הקווים האניגמטיים של ספקטרום התפרצויות השמש.
המחקר פורץ הדרך מסמל נקודת ציון משמעותית בכל הנוגע לטמפרטורות הקיצוניות בהתפרצויות סולאריות. על ידי שינוי הנרטיב סביב טמפרטורות יונים ואלקטרונים, מחברי המחקר לא רק מספקים תובנות פוטנציאליות מכריעות לגבי המכניקה של התפרצויות סולאריות, אלא גם משנים לגמרי הנחות ארוכות שנים בתחום.
