ศึกษาเกี่ยวกับดวงอาทิตย์

ในการค้นพบที่ตีพิมพ์ในวารสารNature Communicationsทีมนักวิจัยนานาชาติได้รายงานการค้นพบตำแหน่งต้นทางของสัญญาณวิทยุที่มาจากภายในเปลวสุริยะระดับ C ซึ่งอยู่เหนือพื้นผิวดวงอาทิตย์มากกว่า 5,000 กิโลเมตร นักวิจัยกล่าวว่าการค้นพบของการศึกษาสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจกระบวนการทางกายภาพที่อยู่เบื้องหลังการปล่อยพลังงานจากเปลวสุริยะ ซึ่งเป็นการระเบิดที่ทรงพลังที่สุดของระบบสุริยะได้ดีขึ้น "การค้นพบนี้เป็นสิ่งที่คาดไม่ถึง" Sijie Yu ผู้เขียนที่เกี่ยวข้องและนักดาราศาสตร์ที่สังกัดศูนย์วิจัย Solar-Terrestrial ของ NJIT กล่าว "รูปแบบการเต้นนี้มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจว่าพลังงานถูกปลดปล่อยและสลายไปในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์อย่างไรในระหว่างการระเบิดที่ทรงพลังอย่างเหลือเชื่อบนดวงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม ต้นกำเนิดของรูปแบบซ้ำๆ เหล่านี้ หรือที่เรียกว่าการเต้นเป็นจังหวะเสมือนเป็นช่วงๆ นั้นเป็นปริศนามาช้านานและ เป็นแหล่งถกเถียงในหมู่นักฟิสิกส์สุริยะ" การระเบิดของคลื่นวิทยุจากดวงอาทิตย์คือการระเบิดของคลื่นวิทยุที่รุนแรงจากดวงอาทิตย์ ซึ่งมักจะเกี่ยวข้องกับแสงแฟลร์จากดวงอาทิตย์ และเป็นที่ทราบกันดีว่ามีสัญญาณที่มีรูปแบบซ้ำๆ ทีมงานสามารถค้นพบแหล่งที่มาของสัญญาณรูปแบบเหล่านี้ได้หลังจากศึกษาการสังเกตการณ์ด้วยคลื่นไมโครเวฟของเหตุการณ์การลุกจ้าจากดวงอาทิตย์เมื่อวันที่ 13 กรกฎาคม 2017 ซึ่งบันทึกโดยกล้องโทรทรรศน์วิทยุของ NJIT ที่เรียกว่า Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA) ซึ่งตั้งอยู่ที่ Owens Valley Radio หอดูดาว (OVRO) ใกล้บิ๊กไพน์ รัฐแคลิฟอร์เนีย EOVSA สังเกต ดวงอาทิตย์ เป็นประจำในช่วงความถี่ไมโครเวฟที่กว้างกว่า 1 ถึง 18 กิกะเฮิรตซ์ (GHz) และมีความไวต่อรังสีวิทยุที่ปล่อยออกมาจากอิเล็กตรอนพลังงานสูงในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ ซึ่งได้รับพลังงานจากเปลวสุริยะ จากการสังเกตการลุกเป็นไฟของ EOVSA ทีมงานเผยให้เห็นการระเบิดของคลื่นวิทยุที่มีรูปแบบสัญญาณซ้ำทุกๆ 10-20 วินาที "เหมือนการเต้นของหัวใจ" ตามรายงานของ Yuankun Kou ผู้เขียนชั้นนำด้านการศึกษา นักศึกษามหาวิทยาลัยนานกิง (NJU) ทีมระบุสัญญาณการเต้นของคลื่นกึ่งคาบ (QPP) ที่แรงที่ฐานของแผ่นกระแสไฟฟ้าที่ยืดออกไปมากกว่า 25,000 กิโลเมตรผ่านบริเวณแกนกลางของการปะทุที่ปะทุ ซึ่งเส้นสนามแม่เหล็กตรงข้ามเข้าหากัน แตกและเชื่อมต่อใหม่ สร้างพลังงานเข้มข้นที่ขับเคลื่อน เปลวไฟ. แต่ที่น่าประหลาดใจคือ Kou บอกว่าพวกเขาค้นพบการเต้นของหัวใจครั้งที่สองในเปลวไฟ “รูปแบบที่เกิดซ้ำๆ ไม่ใช่เรื่องแปลกสำหรับการระเบิดของวิทยุพลังงานแสงอาทิตย์” Kou กล่าว "แต่ที่น่าสนใจมีแหล่งรองที่เราไม่คาดคิดซึ่งอยู่ตามแผ่นกระแสที่ยืดออกซึ่งเต้นเป็นจังหวะในลักษณะเดียวกันกับแหล่งหลัก QPP" "สัญญาณน่าจะมาจากการเชื่อมต่อใหม่กึ่งแม่เหล็กซ้ำที่แผ่นกระแสไฟ" หยูกล่าวเสริม "นี่เป็นครั้งแรกที่ตรวจพบสัญญาณวิทยุกึ่งคาบที่อยู่บริเวณการเชื่อมต่อใหม่ การตรวจจับนี้สามารถช่วยให้เราระบุได้ว่าแหล่งที่มาใดในสองแหล่งที่ก่อให้เกิดอีกแหล่งหนึ่ง" ทีมงานสามารถวัดสเปกตรัมพลังงานของอิเล็กตรอนจากแหล่งคลื่นวิทยุสองแห่งในเหตุการณ์นี้โดยใช้ความสามารถในการถ่ายภาพด้วยคลื่นไมโครเวฟที่ไม่เหมือนใครของ EOVSA "การถ่ายภาพสเปกตรัมของ EOVSA ทำให้เรามีการวินิจฉัยเชิงพื้นที่และเชิงเวลาแบบใหม่ของอิเล็กตรอนนอกความร้อนของแฟลร์ … เราพบว่าการกระจายตัวของอิเล็กตรอนพลังงานสูงในแหล่งกำเนิด QPP หลักแตกต่างกันไปตามเฟสของแหล่งกำเนิด QPP ทุติยภูมิในเอกสารกระแสอิเล็กทรอนิกส์" Bin Chen รองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ของ NJIT และผู้ร่วมเขียนรายงานกล่าว "นี่เป็นข้อบ่งชี้อย่างชัดเจนว่าแหล่งที่มาของ QPP ทั้งสองมีความเกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด" ดำเนินการตรวจสอบต่อไป สมาชิกในทีมได้รวมการสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลข 2.5 มิติของแสงจ้าจากดวงอาทิตย์ นำโดยผู้เขียนบทความที่เกี่ยวข้องรายอื่นและศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์ Xin Cheng ที่ NJU ร่วมกับการสังเกตการปล่อยรังสีเอกซ์แบบอ่อนจากแสงสุริยะที่สังเกตโดย NOAA ดาวเทียม GOES ซึ่งวัดฟลักซ์ของรังสีเอกซ์ที่นุ่มนวลจากชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ในแถบพลังงานสองแถบที่ต่างกัน "เราต้องการทราบว่าระยะเวลาเกิดขึ้นในแผ่นงานปัจจุบันอย่างไร" เฉิงกล่าว "อะไรคือกระบวนการทางกายภาพที่ขับเคลื่อนช่วงเวลาและเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของ QPPs อย่างไร" การวิเคราะห์ของทีมแสดงให้เห็นว่ามีเกาะแม่เหล็กหรือโครงสร้างคล้ายฟองสบู่ที่ก่อตัวขึ้นในแผ่นงานปัจจุบัน ซึ่งเคลื่อนที่ไปยังบริเวณที่เกิดแสงวาบเป็นระยะๆ "การปรากฏตัวของเกาะแม่เหล็กภายในแผ่นกระแสไฟที่ยืดยาวมีบทบาทสำคัญในการปรับอัตราการปลดปล่อยพลังงานในระหว่างการปะทุครั้งนี้" เฉิงอธิบาย "กระบวนการปลดปล่อยพลังงานกึ่งคาบดังกล่าวนำไปสู่การผลิตอิเล็กตรอนพลังงานสูงซ้ำๆ กัน โดยแสดงเป็น QPPs ในไมโครเวฟและความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์แบบอ่อน" ในท้ายที่สุด Yu กล่าวว่าการค้นพบของการศึกษานี้ทำให้เกิดแสงสว่างใหม่เกี่ยวกับปรากฏการณ์สำคัญที่อยู่เบื้องหลังกระบวนการเชื่อมต่อใหม่ที่ขับเคลื่อนเหตุการณ์ระเบิดเหล่านี้ "ในที่สุดเราก็ได้ระบุจุดกำเนิดของ QPPs ในเปลวสุริยะ อันเป็นผลจากการเชื่อมต่อใหม่เป็นระยะในแผ่นกระแสไฟแฟลร์ … การศึกษานี้กระตุ้นให้มีการตรวจสอบการตีความเหตุการณ์ QPP ที่รายงานไว้ก่อนหน้านี้อีกครั้ง และความหมายของพวกเขาที่มีต่อเปลวสุริยะ" ผู้ร่วมเขียนบทความเพิ่มเติม ได้แก่ นักวิจัย NJU Yulei Wang และ Mingde Ding รวมถึง Eduard P. Kontar จาก University of Glasgow งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนทุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ