Moving radio bursts associated with solar flares detected by XSM onboard Chandrayaan-2

تخيل الشمس ليس ككرة ثابتة متوهجة، بل كعملاق مغناطيسي مضطرب يلقي بنوبات غضب مستمرة. فعندما تتقطع حقولها المغناطيسية المتشابكة وتتصل مجدداً، تطلق انفجارات هائلة تسمى التوهجات الشمسية. فكر في هذه التوهجات كنسخة الشمس من المفرقعات التي تنفجر، ولكن على نطاق يمكنه أن يحرق الأقمار الصناعية ويشوش إشارات الراديو على الأرض. وبينما يمكننا رؤية "الوميض" لهذه الانفجارات في الأشعة السينية، فإن الشمس تصرخ أيضاً في موجات الراديو. هذه الانفجارات الراديوية تشبه الموجات الصوتية أو الضجيج المتكسر الذي يحدث مباشرة بعد الانفجار. لطالاً ما عرف العلماء أن هذه الإشارات الراديوية هي أدلة على مدى سرعة تسارع الجسيمات وكيفية انتشار الموجات الصدمية عبر غلاف الشمس الجوي. إن فهم التوقيت بين الوميض (التوهج) و"الصرخة" (الانفجار الراديوي) يشبه محاولة معرفة مدى سرعة انتقال موجة صدمية بعد انفجار قنبلة؛ وهذا يساعدنا في التنبؤ متى قد ترسل الشمس عاصفة خطيرة في طريقنا.

هذه الورقة البحثية هي قصة بوليسية كتبها أبيشيك بوتدار وأنشو كوماري، اللذان عملا كحراس وقت كونيين. لقد استخدما كاميرا خاصة للأشعة السينية تسمى XSM، كانت تحملها مركبة "تشاندرايان-2" الهندية، لمراقبة التوهجات الشمسية، بينما كانا يستمعان في الوقت نفسه إلى "صرخات" الراديو من التلسكوبات الأرضية. كان هدفهما هو معرفة مدى تطابق توقيت الانفجارات الراديوية مع توقيت التوهجات. وقد ركزا على نوعين محددين من الانفجارات الراديوية: "النوع الثاني" (Type II) و"النوع الرابع م" (Type IVm). يمكنك التفكير في انفجارات "النوع الثاني" كالموجات الصدمية التي تتحرك عبر الغلاف الجوي للشمس، وفي انفجارات "النوع الرابع م" كالتوهج المتبقي للطاقة المحتبسة. ومن خلال النظر في 36 حدثاً محدداً بين أواخر عام 2019 وأواخر عام 2022، اكتشفا علاقة وثيقة جداً بين التوهجات والانفجارات، ولكن مع بعض التحولات المثيرة للاهتمام اعتماداً على حجم الانفجار.

وجد الباحثون أن الانفجارات الراديوية والتوهجات هما صديقان حميمان من حيث التوقيت. فعندما رسموا أوقات بدء الانفجارات الراديوية مقابل أوقات بدء التوهجات، كان الارتباط قوياً للغاية، بدرجة ارتباط بلغت حوالي 0.99. هذا التطابق شبه المثالي يشير إلى أنه كلما بدأ توهج، فمن المؤكد تقريباً أن يتبعه انفجار راديوي بسرعة. ومع ذلك، فإن السرعة التي يبدأ بها الانفجار الراديوي بعد التوهج تعتمد بشكل كبير على حجم التوهج.

وهنا تصبح القصة مثيرة للاهتمام. فعندما يلقي الشمس بنوبة غضب صغيرة وضعيفة (توهج من الفئة B)، فإن الموجة الصدمية الراديوية (النوع الثاني) تتأخر في الظهور، حيث تظهر بعد حوالي 27.6 دقيقة؛ كأنها شخص بطيء يأخذ وقتاً طويلاً في المشي للوصول إلى الحفلة. ولكن عندما تلقي الشمس نوبة غضب هائلة وطاقية (توهج من الفئة C أو M)، فإن الانفجار الراديوي يصل بشكل أسرع بكثير، حيث يظهر في غضون 5 إلى 6 دقائق فقط. هذا يشير إلى أن التوهجات الأكبر والأكثر طاقة تخلق موجات صدمية تتشكل وتندفع نحو الخارج بشكل فوري تقريباً.

وتصبح القصة أكثر غرابة عند النظر في متى تتوقف الانفجارات الراديوية. فبالنسبة لانفجارات "النوع الثاني"، انتهت في الواقع قبل أن ينتهي تلاشي توهج الأشعة السينية. وكلما كان التوهج أكبر، انتهى الانفجار الراديوي في وقت أبكر. فبالنسبة لتوهجات الفئة "M" الأقوى، انتهى الانفجار الراديوي قبل 26.8 دقيقة كاملة من انتهاء التوهج نفسه. الأمر يشبه أن الموجة الصدمية تنهي مهمتها وتختفي، تاركة التوهج يتلاشى من تلقاء نفسه. وهذا يعني أن التوهجات الأكثر طاقة تخلق موجات صدمية قوية وسريعة جداً لدرجة أنها تؤدي عملها وتتلاشى بسرعة، رب الله أن البيئة التي تمر عبرها تتغير أثناء ابتعادها عن الشمس.

أما انفجارات "النوع الرابع م"، وهي التي تشبه التوهج المتبقي للطاقة المحتبسة، فقد تصرفت بشكل مختلف قليلاً. فقد بدأت بعد حوالي 14.4 دقيقة من التوهج، بغض النظر عما إذا كان التوهج من الفئة "C" المتوسطة أو من الفئة "M" القوية. وهذا يشير إلى أن عملية حبس الإلكترونات لخلق هذا التوهج تستغرق وقتاً ثابتاً. ومع ذلك، بمجرد بدئها، حافظت التوهجات الأقوى على هذا التوهج لفترة أطول. فقد حافظت توهجات الفئة "M" على الإشارة الراديوية حية لمدة 68.8 دقيقة بعد بدء التوهج، بينما استمرت توهجات الفئة "C" لمدة 31.2 دقيقة فقط. وهذا يخبرنا أن التوهجات الأكبر تخلق "حاويات" أفضل للاحتفاظ بالإلكترونات النشطة لفترة أطول.

أخيراً، نظر المؤلفون في المدة التي يستغرقها التوهج للوصول إلى ذروة سطوعه. ووجدوا أن معظم التوهجات تصل إلى ذروتها في غضون 20 دقيقة من بدايتها. وهذا اكتشاف حاسم للتنبؤ؛ فهو يشير إلى أنه إذا رأينا توهجاً شمسياً يبدأ، فلدينا نافذة زمنية تبلغ حوالي 20 دقيقة للتنبؤ بما إذا كان سيتبعه حدث ثوراني كبير، مثل الانبعاث الكتلي الإكليلي (سحابة ضخمة من البلازما الشمسية). وتخلص الورقة إلى أنه بينما تعد طاقة التوهج أمراً مهماً، فإن التوقيت لا يتعلق بالقوة فحسب؛ بل يتأثر أيضاً بالبيئة المغناطيسية المحلية وظروف البلازما حول الشمس. لذا، بينما لا يمكننا التنبؤ بتقلبات مزاج الشمس بشكل مثالي، أصبح لدينا الآن ساعة توقيت أفضل لقياس مدى سرعة اندلاع نوبات غضبها.