تلسكوب البحرية الأمريكية يلتقط أول صور للانفجارات الشمسية والمذنبات

حقق مختبر الأبحاث البحرية الأمريكية (NRL) خطوات كبيرة في مراقبة الطقس الفضائي من خلال التقاط صور للانفجارات الشمسية والمذنبات.

حصل مؤخرا تلسكوب Compact Coronagraph (CCOR) على أول صور له للانبعاثات الكتلية الإكليلية (CMEs) من القمر الصناعي GOES-19 التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي.

يساعد هذا التلسكوب المدمج في تتبع هالة الشمس وينبه العلماء بشأن العواصف الشمسية القادمة.
بالإضافة إلى ذلك، قامت أداة LASCO التابعة للمختبر الأمريكي للأبحاث النووية على متن مركبة الفضاء SOHO مؤخرًا بمراقبة المذنب Tsuchinshan-ATLAS، مما يوفر نظرة ثاقبة لسلوك غبار المذنب بالقرب من الشمس.

وتسلط هذه الإنجازات الضوء على أهمية دراسة الأحداث الشمسية والمذنبية التي تؤثر على الطقس الفضائي للأرض.

مراقبة الشمس

تم تطوير CCOR، وهو تلسكوب صغير ولكنه قوي، بواسطة NRL للتركيز بشكل خاص على مراقبة هالة الشمس.
هذه الطبقة الحيوية من الغلاف الجوي للشمس هي مصدر الانفجارات الشمسية العملاقة التي يمكن أن تطلق مليارات الأطنان من البلازما في الفضاء، مع إمكانية التدخل في تكنولوجيا الأرض.
مهمة CCOR بسيطة ولكنها أساسية: التقاط البيانات في الوقت الحقيقي عن هذه الانفجارات لتحسين التحذيرات المبكرة من تهديدات الطقس الفضائي .

أول ضوء شمس لـ CCOR

تم إطلاق CCOR في 25 يونيو 2024، على متن مركبة الفضاء GOES-19 التابعة لإدارة المحيطات والغلاف الجوي الوطنية من مركز كينيدي للفضاء التابع لوكالة ناسا.
في 19 سبتمبر، فتح العلماء باب فتحة التلسكوب CCOR، مما سمح للتلسكوب بتجربة ضوء الشمس الكامل لأول مرة.
داخل التلسكوب، يوجد جهاز متخصص يسمى “الغطاء” يحجب ضوء الشمس المباشر، مما يخلق كسوفًا اصطناعيًا ويسمح لـ CCOR بالتركيز فقط على الهالة الشمسية.
من خلال حجب القرص الشمسي الساطع، يعمل CCOR على تعزيز رؤية الهالة، والأهم من ذلك، الانبعاثات الكتلية الإكليلية العنيفة التي تنشأ منها.

التقاط النشاط الشمسي

في 3 أكتوبر، سجل مرصد CCOR مثالاً مثاليًا لظاهرة CME المعروفة باسم “الهالة”.
في صور الإكليل، تظهر الهالات على شكل أشكال دائرية تحيط بالشمس، مما يشير إلى أن CME موجه نحو الأرض.
وقد أثبت هذا الرصد الأولي فعالية CCOR وقدم نظرة فريدة للنشاط المضطرب للشمس.
وقد أدت الهالة المرصودة إلى ظهور الأضواء الشمالية، أو الشفق القطبي، والتي يمكن رؤيتها عبر الولايات الشمالية في الولايات المتحدة، من واشنطن إلى ماين، عندما تفاعلت الغلاف المغناطيسي للأرض مع الرياح الشمسية الناجمة عن الانبعاثات الكتلية الإكليلية.

تتبع الانبعاثات الكتلية الموجهة نحو الأرض

وفي أعقاب ذلك، اكتشف CCOR العديد من الانبعاثات الكتلية الإكليلية على مدى بضعة أسابيع، بما في ذلك هالة أخرى في 10 أكتوبر من منطقة شمسية نشطة.
قال أرنو ثيرنيسيان، باحث فيزيائي في المختبر الوطني للأبحاث، “إن الانبعاثات الكتلية الإكليلية الهالية ذات أهمية خاصة للطقس الفضائي لأنها تتجه عمومًا نحو الأرض”، يمكن أن تتسبب هذه الانبعاثات الكتلية الإكليلية الموجهة في حدوث اضطرابات في المجال المغناطيسي للأرض، مما قد يؤثر على الأقمار الصناعية والإشارات الراديوية وحتى شبكات الطاقة.
إن الدور الذي يلعبه CCOR في توفير البيانات الشمسية في الوقت الفعلي يجعله لا يقدر بثمن بالنسبة لمركز التنبؤ بالطقس الفضائي التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي ووزارة الدفاع، وخاصة في مراقبة النشاط الشمسي والمذنبي.
ويمنح الكشف المبكر عن الانبعاثات الكتلية الإكليلية هذه الوكالات القدرة على إصدار تنبيهات بشأن التأثيرات المحتملة على تكنولوجيا الأرض.
بفضل المراقبة المستمرة، سيساعد CCOR في حماية البنية التحتية الحيوية وتقليل الاضطرابات الناجمة عن العواصف الشمسية.

مستقبل CCOR وبرنامج Coronagraph التابع لـ NRL

في الوقت الحالي، يواصل CCOR مراقبة النشاط الشمسي وجمع البيانات.
وسيتم تقييم أدائه في الفضاء حتى يناير 2025، وبعد ذلك سيتم نقله بالكامل إلى عمليات NOAA .
يعكس هذا المشروع التعاون الوثيق بين فريق NRL ومشروع GOES التابع لـ NOAA-NASA ، والذي يهدف إلى توسيع قدراتنا في مراقبة الطاقة الشمسية.

وبناءً على نجاح CCOR، يقوم المختبر الوطني للأبحاث النووية بتطوير جهاز Compact Coronagraph الثاني (CCOR-2)، المقرر إطلاقه في منتصف عام 2025.
ويعمل الفريق أيضًا على إنشاء مخطط تاجي مماثل لمهمة Vigil التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ( ESA )، والتي من المتوقع إطلاقها في عام 2031.
وتشير هذه التطورات إلى التزام متزايد بالحفاظ على شبكة من أجهزة رصد الكورونا المخصصة للكشف المبكر عن الانفجارات الشمسية ومراقبتها.

المذنب تسوتشينشان-أطلس

بينما كان CCOR يدرس هالة الشمس، التقط جهاز LASCO التابع للمختبر الوطني للأبحاث الفلكية على متن مركبة الفضاء SOHO مؤخرًا سلسلة من الصور للمذنب C/2023 A3، أو Tsuchinshan-ATLAS.
مر المذنب بالقرب من الشمس وظهر لفترة وجيزة في مجال رؤية LASCO من 7 إلى 11 أكتوبر.
يقع مرصد LASCO عند نقطة لاغرانج (L1)، مما مكنه من مراقبة درب الغبار الذي خلفه المذنب أثناء مروره بشكل مباشر تقريبًا بين الشمس والمركبة الفضائية.
أضاء ضوء الشمس الساطع الغبار، مما تسبب في زيادة هائلة في السطوع مما سمح لـ LASCO بالتقاط صور مفصلة لغبار المذنب المحيط بنواته.

مراقبة المذنبات والنشاط الشمسي

في تطور نادر، اندمج مسار الغبار الذي خلفه المذنب في شريط ضيق كثيف عبر مجال رؤية LASCO في 14 أكتوبر، مما خلق مشهدًا فريدًا من نوعه.
قال الدكتور كارل باتامز، الباحث الرئيسي في مشروع LASCO في المختبر الوطني للأبحاث الفلكية: “لقد شاهد LASCO العديد من عبور المذنبات الجميل خلال عقود من عملياته، ولكن رؤية منظر جانبي لمستوى غبار المذنب يعد من أكثر المشاهد المذهلة التي رأيناها على الإطلاق”.
لقد رصد مرصد LASCO آلاف المذنبات منذ أن بدأ عملياته في عام 1995، لكن مرور Tsuchinshan-ATLAS قدم للعلماء فرصة نادرة لمراقبة حافة غبار المذنب.
على الرغم من أن مرور المذنب لم يتجاوز سطوع المذنب ماكنوت (ألمع مذنب رصده LASCO في عام 2007)، إلا أنه أصبح ثاني ألمع مذنب تم رصده، مع قدر مرئي يزيد عن -4.0.

المذنبات والانفجارات الشمسية والطقس الفضائي

وتتجاوز قدرات التصوير التي يوفرها LASCO صور المذنبات الجميلة؛ حيث يدعم الجهاز أيضًا مشروع Sungrazer التابع لوكالة ناسا، وهو برنامج علمي للمواطنين مكّن من اكتشاف آلاف المذنبات باستخدام بيانات LASCO.
أدى هذا المشروع إلى إجراء العديد من الدراسات حول ديناميكيات المذنبات وتكوينها وتفاعلاتها مع الشمس، مما أعطى العلماء رؤى جديدة حول الطقس الفضائي.
عندما مر تسوتشينشان-أطلس بالقرب من الشمس، واجه العديد من الانبعاثات الكتلية الإكليلية التي تفاعلت مع ذيوله من الغبار والغاز.
مراقبة كيفية استجابة ذيول المذنبات لهذه الانفجارات الشمسية يوفر للعلماء معلومات قيمة عن الغلاف الجوي الخارجي للشمس، بما في ذلك الرياح الشمسية والمجالات المغناطيسية التي تشكل الطقس الفضائي.

جهد مشترك: STEREO-A وCCOR-1

كما قام جهاز التصوير الشمسي HI-1 التابع للمختبر الوطني للأبحاث النووية الموجود على متن المركبة الفضائية STEREO-A بتتبع الكويكب Tsuchinshan-ATLAS أثناء مروره عبر مجال رؤيته في الفترة من 4 إلى 9 أكتوبر.
بالإضافة إلى ذلك، قامت أداة CCOR-1 التي تم تنشيطها حديثًا على متن القمر الصناعي GOES-19 التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي بالتقاط صور، مما يوضح ميزة الرصد باستخدام أدوات متعددة.
ويسمح الجمع بين البيانات من هذه الأجهزة للعلماء بالحصول على منظور شامل لكل من النشاط الشمسي والبيئة القريبة من الشمس، مما يعزز أبحاث الطقس الفضائي .

يمكن رؤية المذنب حاليًا في سماء المساء في نصف الكرة الشمالي، وسيستمر في التحرك قبل أن يختفي.
وسيعود في النهاية إلى سحابة أورت، المنطقة البعيدة التي تخزن فيها المذنبات في نظامنا الشمسي.
وبحسب التوقعات الحالية، من المرجح أن يندفع الكويكب تسوتشينشان-أطلس من نظامنا الشمسي بسبب التفاعلات الجاذبية، ليبدأ رحلة ستأخذه إلى ما هو أبعد بكثير من تأثير شمسنا.

مستقبل رصد الشمس والمذنبات

بفضل أدوات مثل CCOR وLASCO، أصبح مختبر الأبحاث البحرية الأمريكية في طليعة علوم الشمس والتنبؤ بالطقس الفضائي.
ومع إطلاق المزيد من أجهزة رصد الغلاف الجوي العاملة، بما في ذلك CCOR-2 القادمة ومهمة Vigil التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، فإن قدرتنا على مراقبة العواصف الشمسية والاستجابة لها سوف تتحسن بشكل كبير.

وتساهم هذه الأدوات ليس فقط في الاكتشاف العلمي، بل وأيضاً في الاستعداد التكنولوجي، مما يساعد على تقليل المخاطر التي تشكلها الانفجارات الشمسية.

إن فهم الانبعاثات الكتلية الإكليلية وتأثيراتها على الأرض أمر بالغ الأهمية لأننا نعتمد بشكل متزايد على تكنولوجيا الفضاء.
وتسلط الاضطرابات التي تلحق بأقمار نظام تحديد المواقع العالمي وأنظمة الاتصالات الضوء على أهمية أنظمة الإنذار المبكر ومهام مراقبة الشمس.

إن التزام NRL المستمر بدراسات الشمس والمذنبات، إلى جانب مساهماته في مشروع Sungrazer، يساعد في رسم صورة أكثر وضوحًا للتفاعلات بين الأجرام السماوية في نظامنا الشمسي والشمس.
كل انفجار كتلي إكليلي، أو مذنب، أو شعلة شمسية نرصدها، يضيف قطعة إلى لغز فهم الطقس الفضائي ويجهز البشرية لمواجهة التحديات التي يجلبها.

CME المذنب والتوهج الشمسي

لقد حقق مركز CCOR ومركز LASCO التابعان للمختبر الوطني للبحوث الشمسية خطوات كبيرة في تعزيز فهمنا للشمس والظواهر المحيطة بها.
بفضل مراقبة CME في الوقت الفعلي بواسطة CCOR وملاحظات LASCO الفريدة للمذنب Tsuchinshan-ATLAS، توفر هذه الأدوات رؤية حاسمة لديناميكيات شمسنا وتأثيرها على الطقس الفضائي .
ومع إطلاق أدوات جديدة وتطور أبحاث الطقس الفضائي، فإن فهمنا لهذه الأحداث الكونية القوية سوف يتعمق، مما يوفر رؤى قيمة تحمي عالمنا التكنولوجي وتثريه.