A high-frequency type II radio burst associated with an X2.3 class flare

تُعد الشمس نجمًا مضطربًا، فهي تضج باستمرار بالطاقة المغناطيسية التي يمكن أن تنفجر في هيئة دفقات عنيفة. وعندما تحدث هذه الانفجارات، فإنها غالبًا ما ترسل موجات صدمية تتردد أصداؤها عبر الغاز الخفيف شديد السخونة في الغلاف الجوي الشمسي، والمعروف باسم الإكليل (السينا). وقد عرف العلماء منذ زمن طويل أن موجات الصدم هذه تعمل كمسرعات قوية يمكنها قذف الإلكترونات إلى سرعات هائلة. وعندما تتفاعل هذه الإلكترونات سريعة الحركة مع الغاز المحيط، فإنها تولد موجات راديوية تمسح السماء مثل صفارة الإنذار، حيث ينخفض ترددها مع تحرك الصدمة نحو الخارج. وهذه الإشارات الراديوية، التي تُسمى "النبضات من النوع الثاني" (Type II bursts)، هي عادةً العلامة الدالة على وجود سحابة ضخمة من المادة الشمسية، تُعرف باسم الانبعاث الكتلي الإكليلي، وهي تندفع بعيدًا عن الشمس. ولسنوات عقود، كانت الفكرة السائدة هي أنك بحاجة إلى انفجار ضخم مرئي لإنتاج هذه البصمات الراديوية المحددة؛ فإذا سُمع صوت صفارة الإنذار الراديوية، يُفترض أن هناك سحابة عملاقة من البلازما هي المحرك لها.

ومع ذلك، فإن دراسة حديثة لوميض شمسي قوي حدث في 6 نوفمبر 2024، تتحدى هذا الافتراض الذي ساد لفترة طويلة. فقد رصد باحثون، باستخدام مجموعة من التلسكوبات الفضائية والأرضية، حدثًا نادرًا حيث تولدت نبضة راديوية عالية التردد دون أي انفجار ضخم مصاحب مرئي في الضوء الأبيض. بدأ الحدث بوميض شمسي من فئة X2.3، وهو إطلاق هائل للطاقة من منطقة نشطة محددة على الشمس. ورغم أن الوميض كان شديد القوة، إلا أن "المشتبه بهم المعتادين" — سحب البلازما العملاقة والمتوسعة التي تقود عادةً مثل هذه الموجات الراديوية — لم يكن لهم أثر في الصور الملتقطة بواسطة الكورونوغرافات (أجهزة قياس الإكليل)، وهي أدوات مصممة لحجب وجه الشمس الساطع للكشف عن الغلاف الجوي الخارجي الأكثر خفوتًا. وبدلاً من الانبعاث الضخم، أشارت البيانات إلى حدث أكثر اندماجًا وموضعية. ومن خلال الجمع بين البيانات الراديوية وصور الأشعة فوق البنفسجية القصوى وقياسات الأشعة السينية، استطاع الفريق صياغة قصة لحزمة مغناطيسية صغيرة وملتوية ثارت، مما خلق موجة صدمية قوية بما يكفي لتوليد النبضة الراديوية، كل ذلك بينما ظلت غير مرئية للأجهزة التي تبحث عن السحب واسعة النطاق.

بدأ التحقيق بتتبع الإشارات الراديوية نفسها. فقد التقطت الأجهزة على الأرض دفعة من الموجات الراديوية بدأت عند تردد عالٍ جدًا يبلغ حوالي 750 ميجاهرتز وانخفضت إلى 45 ميجاهرتز على مدار عشر دقائق. وهذا الهبوط السريع في التردد هو السمة المميزة لموجة صدمية تتحرك بعيدًا عن الشمس، وتنتقل عبر غاز يصبح أقل كثافة كلما ابتعدت عن المركز. وأظهرت الصور الراديوية أن مصدر هذه الموجات ظل ثابتًا تقريبًا في مستوى السماء، لكنها لم تكشف عن هيكل ضخم يتوسع نحو الخارج. ولفهم ما كان يدفع هذه الصدمة، لجأ الباحثون إلى تلسكوبات ترى الشمس بألوان مختلفة من الضوء. فقد التقط مرصد ديناميكيات الشمس (SDO) ومركبة (STEREO-A) الفضائية صورًا لغلاف الشمس الجوي في الأشعة فوق البنفسجية القصوى. وكشفت هذه الصور عن ثوران صغير ومدمج للحقول المغناطيسية يرتفع من السطح، مصحوبًا بموجة من الاضطراب تنتشر عبر الإكليل. تحركت هذه الموجة بسرعة تقارب 536 كيلومترًا في الثانية، وهي سرعة تطابق سرعة موجة الصدمة المستنتجة من البيانات الراديوية.

والأهم من ذلك، بحث الباحثون عن سحب الضوء الأبيض الضخمة التي تصاحب عادةً مثل هذه الأحداث. فقد فحصوا بيانات من مركبتي (SOHO) و(STEREO) الفضائيتين، اللتين تمتلكان كاميرات مصممة خصيصًا لرصد هذه الانفجارات العملاقة. ورغم الأدلة الواضحة على وجود موجة صدمية وهيكل مغناطيسي صاعد، لم يتم اكتشاف أي انبعاث كتلي إكليلي واسع النطاق في أي من صور الضوء الأبيض. كان الانفجار أصغر وأكثر انحصارًا مما يمكن رؤيته كسحابة ضخمة، ومع ذلك كان طاقيًا بما يكفي لإحداث صدمة. ولفهم ميكانيكا هذا الحدث، حلل الفريق انبعاثات الأشعة السينية من الوميض. وأظهرت البيانات أن الوميض سرّع الإلكترونات إلى طاقات عالية، مما خلق مزيجًا من الغاز الساخن والجسيمات سريعة الحركة. ومن خلال رسم خرائط للمجالات المغناطيسية في المنطقة قبل الانفجار، أعاد العلماء بناء صورة لحبل مغناطيسي ملتف بإحكام يقع تحت السطح. وعندما أصبح هذا الحبل غير مستقر وثار، عمل مثل "المكبس"، دافعًا ضد الغاز المحيط ومحدثًا موجة الصدم التي ولدت النبضة الراديوية.

تشير الدراسة إلى أن الصدمة لم تكن مدفوعة بسحابة بلازما ضخمة ومتوسعة، بل بالتوسع السريع لهذا الحبل المغناطيسي المدمج. وكانت سرعة ارتفاع الحبل، والتي قيست باستخدام التثليث ثلاثي الأبعاد من وجهتي نظر مختلفتين للمركبات الفضائية، مطابقة تقريبًا لسرعة موجة الصدمة المستمدة من الإشارات الراديوية. وهذا التطابق الوثيق يقدم دليلًا قويًا على أن الانفجار الصغير كان السبب المباشر للصدمة. كما لاحظ الباحثون أن الصدمة كانت ضعيفة نسبيًا، حيث تحركت بسرعة كافية فقط لتكون أسرع من الموجات المغناطيسية في تلك المنطقة من الإكليل. وتعد هذه النتيجة مهمة لأنها تظهر أن حتى الانفجارات المتواضعة، إذا حدثت في الظروف المناسبة بالقرب من سطح الشمس، يمكن أن تولد موجات الصدم القوية اللازمة لإنتاج نبضات راديوية عالية التردد. وهذا يوسع فهم كيفية بدء العواصف الشمسية، مما يثبت أن انفجارًا ضخمًا مرئيًا ليس مطلوبًا دائمًا لإرسال موجة صدم عبر الغلاف الجوي الشمسي.

يساعد هذا الاكتشاف في تحسين النماذج التي يستخدمها العلماء للتنبؤ بالطقس الفضائي، والذي يمكن أن يؤثر على الأقمار الصناعية وشبكات الطاقة على الأرض. ومن خلال إظهار أن الانفجارات الصغيرة والموضعية يمكن أن تقود موجات الصدم، تشير الدراسة إلى أن قدرة الشمس على توليد هذه الاضطرابات أكثر تنوعًا مما كان يُعتقد سابقًا. ويعد هذا الحدث تذكيرًا بأن النشاط المغناطيسي للشمس يمكن أن يكون خفيًا ولكنه قوي، وقادرًا على خلق نفس الإشارات الراديوية الناتجة عن انفجار ضخم دون المشهد البصري المصاحب له. لقد قدم الجمع بين البيانات الراديوية وفوق البنفسجية والأشعة السينية صورة كاملة للحدث، وربط بين الانفجار المغناطيسي الأولي وموجة الصدم الناتجة والجسيمات المتسارعة. وهو ما يؤكد أنه بينما تعد الانبعاثات الكتلية الإكلليلية الضخمة هي المحركات الأكثر شيوعًا لهذه النبضات الراديوية، إلا أنها ليست الوحيدة، وأن الطبقات السفلى من الغلاف الجوي للشمس يمكنها إنتاج صدماتها القوية الخاصة من خلال انفجارات مدمجة وموضعية.