دنباله‌دار ۶۷پی هم شفق قطبی دارد!

تصور کنید انگشتتان را روی یک شلنگ گرفته‌اید و فواره‌ای از آب را به آسمان می‌پاشید. آن بالا، در سرِ پایانی فواره، شفق پدید می‌آید. دانشمندان پی برده‌اند که برخی از دنباله‌دارها همین ترفند را در عمل انجام می‌دهند.

در مقاله‌ای که این هفته در نشریه‌ی نیچر آسترونومی منتشر شده، پژوهشگران به توضیح این پرداخته‌اند که چگونه دنباله‌دار ۶۷پی/چوریموف-گراسیمنکو فواره‌های بخار آب را به شفق تبدیل می‌کند.

فضاپیمای روزتای سازمان فضایی اروپا که از ۲۰۱۴ تا ۲۰۱۶ در مدار پیرامون دنباله‌دار ۶۷پی بود این نورهای شگفت‌انگیز را دیده. پژوهشگران در آغاز این تابش را به درستی نشناختند و با خود گفتند این که شفق نمی‌تواند باشد، می‌تواند؟ یک دلیلشان این بود که این دنباله‌دار حتی میدان مغناطیسی -ویژگی کلیدی در توفان‌های زمین‌مغناطیسی- هم ندارد. همچنین، نورهای دنباله‌دار ۶۷پی برای چشم انسان ندیدنی هستند. آنها به طور عمده در طول موج‌های فرابنفش-دور می‌درخشند، برخلاف پرده‌هایی از نور سبز و سرخ که پیرامون قطب‌های زمین می‌رقصند.

«با این حال، اینها شفقند.» این را مارینا گالند از کالج سلطنتی لندن در بریتانیا که نویسنده‌ی اصلی این پژوهش است می‌گوید.

چند سال زمان برد تا گالند و همکارانش بفهمند که جریان چیست. گشودن گره این راز نیازمند داده‌هایی از پنج حسگر روزتا، و همچنین یک مدل فیزیکی برای محاسبه‌ی چگونگیِ برهم‌کنش باد خورشیدی با جو دنباله‌دار بود.

میدان‌های الکتریکی پیرامون دنباله‌دار ۶۷پی و الکترون‌های باد خورشیدی که در آنها شتاب گرفته‌اند

آنها دریافتند که میدان‌های الکتریکی که به طور طبیعی در جو دنباله‌دار پدید می‌آیند می‌توانند الکترون‌های باد خورشیدی را بگیرند و آنها را رو به درون پرتاب کنند (شتاب دهند). این الکترون‌ها به درون مولکول‌های آبی که دارند از هسته‌ی دنباله‌دار بیرون می‌زنند نفوذ می‌کنند و آنها را می‌شکنند. آوارهای برخوردی میان الکترون‌ها و این مولکول‌ها، یعنی اتم‌های برانگیخته‌ی هیدروژن و اکسیژن، تابشی فرابنفش پدید می‌آورند که همان "شفق دنباله‌دار" است.

واکنش شفق‌های دنباله‌دار به آب و هوای فضا بسیار همانند واکنش شفق‌های زمین است. وزش باد خورشیدی می‌تواند آنها را شدیدتر کند، و اگر فوران تاج خورشیدی (سی‌ام‌ئی) خوبی رخ دهد می‌تواند یک نمایش شفقی درخشان پدید بیاورد. در واقع، برخورد یک سی‌ام‌ئی به دنباله‌دار ۶۷پی در ۲۲ اکتبر ۲۰۱۴ به یک "افزایش شدید و سریع" در درخشش فرابنفش انجامید.

گالند می‌گوید: «دنباله‌دارهای دیگر هم باید چنین شفق‌هایی داشته باشند.» فیزیک پایه‌اش جهانی است. شفق‌های دنباله‌دار ۶۷پی/چوریموف-گراسیمنکو تنها از این رو ویژه‌اند که فضاپیمای روزتا آنجا بوده تا آنها را ببیند.

آزمایش فکری: تصور کنید می‌توانستید نور فرابنفش را ببینید. به نظرتان شفق‌های ۶۷پی از روی سطحش چه نمایی داشتند و چگونه دیده می‌شدند؟ پنداشت گالند اینست: «افشانَند، ولی یکدست نیستند. برخی بخش‌های آسمان درخشان‌تر از بخش‌های دیگر است- به ویژه اگر یک فواره‌ی آب از میدان دیدتان بگذرد!»

و این هم شگفت‌انگیزترین بخش داستان: این شفق‌ها تا روی سطح پایین می‌آیند. به گفته‌ی گالند: «بنابراین با نور در بر گرفته خواهید شد.»

شتابگیری الکترون‌های باد خورشیدی در میدان الکتریکی دنباله‌دار ۶۷پی، و برخورد آنها با مولکول‌های آبِ درون گیسوی دنباله‌دار، شکستن آنها، برانگیختن اتم‌های هیدروژن و اکسیژن، و سرانجام پدید آمدن تابش فرابنفش توسط این اتم‌های برانگیخته.

--------------------------------------------
تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:
telegram.me/onestar_in_sevenskies
twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:
 garden hose - aurora - Nature Astronomy - Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko - European Space Agency - Rosetta spacecraft - magnetic field - geomagnetic storm - ultraviolet - wavelength - Earth - pole - Marina Galand - Imperial College London - UK - sensor - solar wind - comet - electric field - electron - molecule - atoms - H - O - Aurora Cometalis - coronal mass ejection - CME - UV - Thought experiment

منبع: spaceweather
برگردان: یک ستاره در هفت آسمان