طوفان‌های خورشیدی می‌توانند شفق‌ها را بر روی زمین به‌وجود آورند. انفجار این ستاره می‌تواند جو یک سیاره را نابود کند

پرتوی جرمی تاجی از سمت چپ خورشید در مه ۲۰۲۴ منتشر شد.
پرتوی جرمی تاجی از سمت چپ خورشید در مه ۲۰۲۴ منتشر شد. SOHO (ESA & NASA)/NASA/SDO/AIA/JHelioviewer/D. Müller

برای اولین بار، ستاره‌شناسان می‌گویند که یک انفجار عظیم ناشی از ستاره‌ای خارج از منظومه خورشیدی‌مان را شناسایی کرده‌اند. این فوران از جهاتی شبیه به طوفان‌های خورشیدی است که هفته‌ٔ پیش آسمان‌های شب زمین را با شفق‌ها نورانی‌کردند، اما در مقیاسی بسیار بزرگ‌تر و تهدیدکننده‌تر.

به‌جای ایجاد شفق‌های رنگارنگ شمالی، این انفجار قدرتمند به‌نظر می‌رسد می‌تواند عواقب ویرانگری برای هر سیاره‌ای که در نزدیکی‌اش قرار دارد داشته باشد، بر پایهٔ پژوهش‌های جدید.

پرتوی جرمی تاجی (CME) به‌احتمال زیاد علت این رویداد انفجاری بوده است. در منظومه خورشیدی ما، این پدیده شامل یک ابر بزرگ از گاز یونیزه‌شده به‌نام پلاسما و میدان‌های مغناطیسی است که از جو بیرونی خورشید ساطع می‌شود.

هنگامی که چنین فوران‌هایی به‌اندازهٔ کافی بزرگ باشند تا به زمین برسند، می‌توانند وضعیت آب‌وهوا فضایی یا اختلالات عمدهٔ میدان مغناطیسی سیاره‌مان را به‌وجود آورند. این طوفان‌های خورشیدی قدرتمند شفق‌ها را در قطب‌های زمین ایجاد می‌کنند، اما می‌توانند ارتباطات، شبکه برقی و عملیات ماهواره‌ها را نیز مختل کنند.

تا به‌حال، ستاره‌شناسان نتوانسته‌اند پرتوی جرمی تاجی ساطع‌شده از ستاره‌ای دیگر را شناسایی کنند— تا این لحظه. پژوهشگران این کشف پیشگامانه را در مطالعه‌ای که چهارشنبه در نشریه Nature منتشر شد توصیف کردند.

شفق جنوبی، که به عنوان نورهای جنوبی شناخته می‌شود، در تاریخ ۱۳ نوامبر بر فراز آب‌های بریتن بیچ در دنیدین، نیوزیلند درخشید.
شفق جنوبی، که به عنوان نورهای جنوبی نیز شناخته می‌شود، در تاریخ ۱۳ نوامبر بر فراز آب‌های بریتن بیچ در دنیدین، نیوزیلند درخشید. Sanka Vidanagama/AFP/Getty Images
در تصاویر: شفق‌ها آسمان را در طول طوفان‌های خورشیدی روشن می‌کنند
خطوط صورتی و سبز ناشی از ذرات پرانرژی خورشید که با گازهای جو زمین برهم‌کنش می‌کنند، در روز سه‌شنبه بر فراز مینه‌اپولیس، مینه‌سوتا قابل مشاهده‌اند.
خطوط صورتی و سبز ناشی از ذرات پرانرژی خورشید که با گازهای جو زمین در تعامل هستند، در روز سه‌شنبه بر فراز مینه‌اپولیس، مینه‌سوتا مشاهده می‌شوند. Steven Garcia/NurPhoto/AP
نور رنگارنگ و شکل شفق‌ها بر اساس گزارش مرکز پیش‌بینی آب‌وهوا فضایی همانند پرده‌هایی که در باد می‌رقصند، تغییر می‌کند؛ مشابه شفق‌های شمالی که روز سه‌شنبه در مونرو، ویسکانسین دیده شد.
نور رنگارنگ و شکل شفق‌ها بر اساس گزارش مرکز پیش‌بینی آب‌وهوا فضایی همانند پرده‌هایی که در باد می‌رقصند، تغییر می‌کند؛ مشابه شفق‌های شمالی که در روز سه‌شنبه بر فراز مونرو، ویسکانسین مشاهده شد. Ross Harried/NurPhoto/Getty Images
شفق جنوبی، که به عنوان نورهای جنوبی شناخته می‌شود، در تاریخ ۱۳ نوامبر بر فراز آب‌های بریتن بیچ در دنیدین، نیوزیلند درخشید.
شفق جنوبی، که به عنوان نورهای جنوبی نیز شناخته می‌شود، در تاریخ ۱۳ نوامبر بر فراز آب‌های بریتن بیچ در دنیدین، نیوزیلند درخشید. Sanka Vidanagama/AFP/Getty Images
رنگ سرخ شفق شمالی می‌توانست بر فراز شهر وال‌تورنچه که در دره آوستا، ایتالیا قرار دارد، در روز چهارشنبه، ۱۲ نوامبر دیده شود.
رنگ سرخ شفق شمالی می‌تواند بر فراز شهر وال‌تورنچه که در دره آوستا، ایتالیا قرار دارد، در روز چهارشنبه، ۱۲ نوامبر مشاهده شود. Matterhorn Ski Paradise And Feratel/Reuters
تصویرسازی هنری ایستگاه فضایی XMM-Newton را در فضا نشان می‌دهد.
تصویرسازی هنری ایستگاه فضایی XMM-Newton را در فضا نشان می‌دهد. ESA/C. Carreau
شفق قطبی در آسمان‌های بالای فانوس دریایی سنت‌مری در وایتلی بی، در سواحل شمال‌شرق انگلستان، در روز چهارشنبه رقصید.
شفق قطبی در آسمان‌های بالای فانوس دریایی سنت‌مری در وایتلی بی، در سواحل شمال‌شرق انگلستان، در روز چهارشنبه رقصید. Owen Humphreys/PA Images/Getty Images
طراوتی از رنگ‌ها که توسط فعالیت شدید طوفان خورشیدی به‌وجود آمده، می‌توانست در آسمان شب مونرو، ویسکانسین، در روز سه‌شنبه دیده شود.
طراوتی از رنگ‌ها که توسط فعالیت شدید طوفان خورشیدی به‌وجود آمده، می‌توانست در آسمان شب مونرو، ویسکانسین، در روز سه‌شنبه دیده شود. Ross Harried/NurPhoto/Getty Images

ستاره‌ای به نام StKM 1-1262، یک ستارهٔ کوتوله سرخ است که در حدود ۱۳۰ سال نوری از زمین فاصله دارد.

طوفان ستاره‌ای با سرعت سوزان ۵.۳ میلیون مایل در ساعت (۲۴۰۰ کیلومتر بر ثانیه) به‌پیش رفت. این سرعت تنها در حدود یک مورد از هر ۲٬۰۰۰ پرتوی جرمی تاجی ساطع‌شده از خورشید ما ثبت شده است، بر پایهٔ نظر نویسندگان مطالعه.

«ستاره رفتار شبیه یک سطل پلاسما که به شدت مغناطیس‌دار و در حال جوشیدن است». این فوران ۱۰ تا ۱۰۰ هزار برابر قوی‌تر از قوی‌ترین طوفان خورشیدی است، گفت سیریل تاس، هم‌نویسندهٔ مطالعه و پژوهشگر در رصدخانه پاریس. «این بازکردن پنجره‌ای به سوی آب‌وهوا فضایی فراخورشیدی است.»

انفجار متراکم و سریع مواد پرتاب‌شده از این ستاره به‌اندازهٔ کافی قدرتمند بود تا بتواند جو یک سیارهٔ نزدیک را از بین ببرد.

درک این‌که فعالیت خشن ستارگان چگونه بر سیارات فراخورشیدی اثر می‌گذارد، برای ستاره‌شناسانی که می‌خواهند تعیین کنند آیا سیاره‌ای خارج از منظومه خورشیدی می‌تواند برای حیات قابل سکونت باشد، اساسی است.

یک تصویرسازی هنری پرتو جرمی تاجی در حال آزاد شدن از ستاره‌ای.
یک تصویرسازی هنری پرتو جرمی تاجی در حال آزاد شدن از ستاره‌ای. Olena Shmahalo/Callingham et al./ESA

جستجوی انفجارهای ستاره‌ای

به‌لحظه‌ای که پرتوهای جرمی تاجی توسط ستاره‌ای به فضا آزاد می‌شوند، در حین عبور از اتمسفر بیرونی ستاره که به آن کر corona می‌گویند، یک پرتاب امواج رادیویی ایجاد می‌کنند.

«این‌ها بادهای قدرتمند ستاره‌ای هستند که سرعتی بیشتر از سرعت صوت در فضای بین‌سیاره‌ای اطراف دارند و امواج شوکی ایجاد می‌کنند که شبیه صدای یک جت‌نورد است». مارک میش، پژوهشگر در مرکز پیش‌بینی آب‌وهوا فضایی سازمان ملی اقیانوس‌ها و جو (NOAA) گفت. میش در این مطالعه مشارکتی نکرد.

پژوهشگران سیگنال رادیویی را هنگام به‌کارگیری نرم‌افزار تحلیلی جدید برای پردازش نظرسنجی آسمان انجام‌شده توسط تلسکوپ رادیویی آرایه با فرکانس پایین (LOFAR) که تقریباً ده سال پیش صورت گرفته بود، شناسایی کردند. LOFAR از هزاران آنتن در هلند و سراسر اروپا تشکیل شده است تا یک تلسکوپ رادیویی بزرگ ساخته شود.

«این نوع سیگنال رادیویی تنها در صورتی وجود دارد که ماده کاملاً از حباب مغناطیسی قدرتمند ستاره خارج شده باشد». دکتر جو کالینگهام، نویسندهٔ اصلی مطالعه و استادیار در مؤسسهٔ ستاره‌شناسی انتون پنه‌کوک دانشگاه آمستردام گفت. «به‌عبارت دیگر، این یک پرتوی جرمی تاجی است.»

تاس و هم‌نویسندهٔ مطالعه، فیلیپ زارکا، پژوهشگر ارشد در رصدخانه پاریس، تکنیک تجزیه‌وتحلیل جدیدی را تحت عنوان «چندپوشش‌سنجی تداخل‌سنج رادیویی ترکیبی» (RIMS) توسعه دادند. این روش بر پایه طول‌موج‌های نور استخراج‌شده از هزاران ستاره برای نظارت بر آن‌ها و تعیین تغییراتشان در طول زمان است، تاس افزود.

«ایده ما شناسایی سیگنال‌های رادیویی از ستارگان و سیارات فراخورشیدی بود». تاس اظهار کرد. «این تکنیک برای پرتوی جرمی تاجی که در مقیاس زمانی چند دقیقه‌ای تکامل می‌یابد، ایده‌آل است؛ بنابراین نیاز به نظارت مستمر با وضوح زمانی بالا دارد.»

جستجوی حیات

ستاره‌های کوتوله سرخ می‌توانند میدان‌های مغناطیسی داشته باشند که بیش از ۱٬۰۰۰ برابر قوی‌تر از خورشید ما هستند، کالینگهام گفت.

StKM 1-1262 نصف جرم خورشید ما دارد، اما ۲۰ برابر سریع‌تر می‌چرخد و میدان مغناطیسی‌اش تقریباً ۳۰۰ برابر قوی‌تر تخمین زده می‌شود، بر اساس مطالعه.

دانشمندان اغلب سیارات فراخورشیدی را می‌یابند که به این ستارگان می‌چرخند؛ این سیارات معمولاً کم‌نورتر، سردتر و کوچکتر از خورشید ما هستند و در فاصله‌ای نزدیک‌تر نسبت به سیارات منظومه خورشیدی می‌چرخند — گاهی فقط در چند روز یک دور می‌کشند.

از این‌رو که ستارگان کوتوله سرخ کم‌نورتر و سردتر از خورشید ما هستند، منطقهٔ قابل سکونت — فاصله‌ای از ستاره که شرایط زمینی را گرم کافی می‌کند تا احتمالاً آب مایع بر سطح آن وجود داشته باشد — بسیار کوچکتر است، به این معنی که سیارات به‌طور فشرده‌تری دور این ستارگان کوچک می‌گردند.

اما ستاره‌شناسان مدت‌هاست که سؤال می‌کنند آیا انفجارهای پرانرژی از ستارگان کوتوله سرخ می‌توانند سیارات را با تابش مضر آسیب برسانند. اگر سیاره‌ای آب مایع بر سطح خود داشته باشد، به این معنی است که می‌تواند برای حیات قابل سکونت باشد؛ در این صورت، همچنین باید یک جو محافظ داشته باشد.

در حال حاضر، معلوم نیست آیا سیاره‌ای به‌دور StKM 1-1262 می‌چرخد یا نه، اما بر پایهٔ تحقیقات پیشین، تقریباً همهٔ ستارگان کوتوله سرخ حداقل یک سیاره دارند، کالینگهام گفت.