باحثون من جامعة نيويورك أبوظبي يتوصّلون لأدلة جديدة حول سبل انتقال الحرارة تحت سطح الشمس

أبوظبي-الوحدة:
كشف فريق من علماء الفيزياء الشمسية في مركز الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء بجامعة نيويورك أبوظبي، بقيادة الباحث العلمي كريس إس. هانسون، الحاصل على درجة الدكتوراه، عن البنية الداخلية للحبيبات الشمسية الفائقة، وهي بنية تدفقية تنقل الحرارة من جوف الشمس إلى سطحها. ويخالف تحليل الباحثين لهذه الحبيبات الفائقة المفاهيم السائدة حول الحمل الحراري الشمسي.

وتولّد الشمس الطاقة من نواتها من خلال عملية الاندماج النووي، ثم تنتقل هذه الطاقة إلى السطح لتخرج فيما بعد على شكل أشعة الشمس المعروفة. ونشرت مجلة نيتشر أسترونومي دراسة بعنوان “عجز فرضية طول الخلط عن تفسير الحمل الحراري للشمس على نطاق الحبيبات الفائقة”، حيث شرح الباحثون في الدراسة استعانتهم بصور الدوبلر والشدة المغناطيسية والتصوير بالرنين المغناطيسي من جهاز التصوير الزلزالي الشمسي المغناطيسي الموجود على متن القمر الاصطناعي لمرصد ديناميكا الشمس، التابع لوكالة ناسا، وذلك بهدف تحديد ووصف حوالي 23,000 حبيبة فائقة. وبما أن سطح الشمس معتم، فقد لجأ علماء جامعة نيويورك أبوظبي إلى استخدام الموجات الصوتية بهدف استكشاف البنية الداخلية للحبيبات الفائقة. وتنتج هذه الموجات عن الحبيبات الأصغر حجماً والموزعة على كامل مساحة الشمس، علماً أنها قدمت سابقاً نتائج إيجابية في مجال علم الزلازل الشمسية.

ونجح العلماء في تحديد تدفقات الصعود والهبوط المرتبطة بنقل الحرارة الفائقة للحبيبات بدقة غير مسبوقة، من خلال تحليل مجموعة ضخمة من البيانات حول الحبيبات الفائقة، والتي أشارت التقديرات إلى أنها تمتد لمسافة 20 ألف كيلومتر (حوالي 3% إلى النواة) تحت سطح الشمس. وبالإضافة إلى استنتاج مدى عمق امتداد تلك الحبيبات، اكتشف العلماء أيضاً أن التدفقات الهابطة بدت أضعف بنحو 40% من التدفقات الصاعدة، مما يشير إلى فقدان التدفقات الهابطة لجزء من المكونات.

وبعد إجراء الاختبارات المكثفة ودراسة بعض النظريات، أشار العلماء إلى احتمالية تشكّل المكون المفقود أو غير المرئي من أعمدة صغيرة الحجم (حوالي 100 كيلومتر) تنقل البلازما الأكثر برودة إلى داخل الشمس. كما تعيق ضخامة حجم الموجات الصوتية الشمسية إمكانية استشعار هذه الأعمدة، مما يجعل التدفقات الهابطة تبدو أضعف، بحيث لا يمكن تفسير هذه النتائج بالاعتماد على الوصف الشائع لطول الخلط المتعلق بالحمل الحراري الشمسي.

وتعليقاً على هذا الموضوع، قال شرافان هاناسوجي، أستاذ الأبحاث والمؤلف المشارك في الدراسة والباحث الرئيسي المشارك في مركز الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء: “الحبيبات الفائقة هي مكون مهم لآليات نقل حرارة الشمس، لكن ما يزال فهمها تحدياً خطيراً بالنسبة للعلماء. وتتعارض نتائجنا مع الفرضيات التي تشكل جوهر المفهوم الحالي للحمل الحراري الشمسي، مما يدفعنا لمعرفة المزيد حول الحبيبات الفائقة للشمس”.

وتم إجراء البحث في مركز الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء بجامعة نيويورك أبوظبي بالتعاون مع معهد تاتا للأبحاث الأساسية وجامعة برينستون وجامعة نيويورك، وذلك باستخدام موارد حوسبية عالية الأداء في جامعة نيويورك أبوظبي.