علماء يكشفون الآن سرّاً جديداً للتنبؤ بالعواصف الفضائية وأحدث التحديثات

نجح مسبار Solar Orbiter في تتبع الإلكترونات فائقة الطاقة التي تندفع عبر الفضاء بسرعات تقارب سرعة الضوء، وربطها مباشرة بمصادر رئيسية على سطح الشمس، منها الانفجارات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية، ما أتاح فهماً أعمق للفيزياء الشمسية وأسساً جديدة للتنبؤ بالعواصف الفضائية التي قد تؤثر على كوكب الأرض وأنظمته التكنولوجية.

كيف تساهم الانفجارات الشمسية والانبعاثات الكتلية في توليد الإلكترونات فائقة السرعة

تعتبر الإلكترونات فائقة الطاقة جسيمات مشحونة تتحرك بسرعة تقارب 300 ألف كيلومتر في الثانية، ما يدخلها في نطاق الجسيمات النسبية التي تخضع لقوانين أينشتاين، وليست مجرد ظاهرة عابرة؛ إذ تحتاج هذه الإلكترونات إلى “محرك” قوي يدفعها إلى هذه السرعة الهائلة. يأتي هذا التسريع من الانفجارات الشمسية، وهي انفجارات طاقة هائلة تنتج عن إعادة تشابك الحقول المغناطيسية في الغلاف الشمسي، حيث يطلق الانفجار في جزء من الثانية طاقة تعادل ملايين القنابل الهيدروجينية، مصحوبة بدفع جسيمات مشحونة مثل الإلكترونات إلى الفضاء بسرعة كبيرة.
إلى جانب ذلك، تؤدي الانبعاثات الكتلية الإكليلية دور المسرعات الطبيعية، حيث تطلق كتل ضخمة من البلازما من الهالة الشمسية بسرعات تصل إلى ملايين الكيلومترات في الساعة، ما يسبب موجات صدمية أمامها تقود لتسريع الإلكترونات إلى سرعات عالية جداً تقارب سرعة الضوء.

التمييز بين ظاهرة الإلكترونات فائقة الطاقة والانفجارات والانبعاثات الإكليلية

يمكن تقسيم ظاهرة الإلكترونات فائقة السرعة إلى نوعين رئيسيين يختلفان من حيث المدة والآليات؛ النوع الأول يعرف بـ”الأحداث السريعة”، التي تنشأ في أعقاب الانفجارات الشمسية القوية، حيث يتم تحرير طاقة ضخمة في فترة وجيزة تؤدي إلى تسارع الإلكترونات بشكل مركز وسريع للغاية، ويصاحب هذه الانفجارات تسجيلاً قوياً للأشعة السينية.
أما النوع الثاني فهو “العواصف الطويلة” المرتبطة بالانبعاثات الكتلية الإكليلية، حيث تدفع كتل البلازما الضخمة موجات صدمية تمتد لمسافات زمنية طويلة فتسرع الإلكترونات بشكل مستمر وأوسع انتشارًا من النوع الأول، مما يجعل تأثيرها أكثر ديمومة ويزداد تأثيرها مع ابتعاد الفضاء عن الشمس.

دور مسبار Solar Orbiter في فهم الإلكترونات فائقة الطاقة وحماية البنية التحتية الفضائية

يعتبر Solar Orbiter أعقد مختبر فضائي تم إرساله لدراسة الشمس عن قرب، وينفرد بتقنية التقاط صور قريبة لأقطاب الشمس ورصد الرياح الشمسية، حيث يحمل 10 أجهزة علمية تساهم في الإجابة عن أسئلة أساسية مثل دورة النشاط المغناطيسي، وتسخين الهالة الشمسية، وكيفية تسريع الرياح الشمسية وتأثيراتها على الأرض.
منذ إطلاقه في فبراير 2020، تمكن المسبار من رصد أكثر من 300 حدث لإلكترونات نشطة بين نوفمبر 2020 وديسمبر 2022، موفراً بيانات دقيقة مكنت العلماء من تتبع مسارات هذه الإلكترونات من سطح الشمس إلى الفضاء، وعزل الظواهر السريعة من تلك الطويلة.
وأشارت الدراسات إلى أن تأخر رصد الإلكترونات المنتشرة في الفضاء لا يعود فقط إلى لحظة الانبعاث، بل أيضاً إلى الاضطرابات والتشتت التي تواجهها خلال رحلتها عبر الرياح الشمسية والمجال المغناطيسي المصاحب، وتتضاعف هذه التأثيرات كلما ابتعدت أكثر عن الشمس.
يُعد هذا الفهم المتقدم للإلكترونات فائقة الطاقة نقطة تحول مهمة في التنبؤ بالطقس الفضائي، خاصة أن الانبعاثات الكتلية الإكليلية مسؤولة عن أخطر العواصف التي قد تتسبب في أضرار كبيرة للأقمار الصناعية، وتهدد سلامة رواد الفضاء، وتعطل أنظمة الاتصالات، مما يشدد أهمية التمييز بين أنواع هذه الأحداث لحماية البنية التحتية الفضائية والتقنيات الحديثة المعتمدة عليها.