מופעי אור שמימי: פיזיקאים מפענחים את הריקוד הקוסמי של זוהר הכוכבים על כדור הארץ, צדק ושבתאי

מחקר שנערך לאחרונה חושף תובנות חדשות על זולות זוהר ברחבי כדור הארץ, יוּפִּיטֶרו שַׁבְתַאִיהדגשת תפקידם של שדות מגנטיים ורוחות שמש בעיצוב תופעות אלו, עם השלכות משמעותיות על חיזוי מזג האוויר בחלל וחקר כוכבי הלכת.

זוהר הזוהר עוצר הנשימה, הידוע בכינויו הזוהר הצפוני והדרומי, כבש את הדמיון האנושי במשך מאות שנים. בין ה-10 ל-12 במאי 2024, אירוע הזוהר החזק ביותר מזה 21 שנים הציג את היופי יוצא הדופן של תצוגות האור השמימיות הללו.

לאחרונה, פיסיקאי חלל מהמחלקה למדעי כדור הארץ באוניברסיטת הונג קונג (HKU), כולל פרופסור Binzheng Zhang, פרופסור Zhonghua Yao וד"ר Junjie Chen, יחד עם משתפי הפעולה הבינלאומיים שלהם, פרסמו מאמר ב- אסטרונומיה של הטבע החוקר את החוקים הבסיסיים השולטים באוראורות המגוונות שנצפו על פני כוכבי לכת, כגון כדור הארץ, צדק ושבתאי. עבודה זו מספקת תובנות חדשות על יחסי הגומלין בין שדות מגנטיים פלנטריים ורוח שמש, ומעדכנת את תמונת ספר הלימוד של מגנטוספירות פלנטריות ענקיות. הממצאים שלהם יכולים לשפר את חיזוי מזג האוויר בחלל, להנחות חקירה פלנטרית עתידית ולעורר מחקרים השוואתיים נוספים של סביבות מגנטוספריות.

פתיחת המגוון של זוהר הכוכבים הפלנטריים

כדור הארץ, שבתאי וצדק מייצרים שדה מגנטי דמוי דיפול משלהם, וכתוצאה מכך גיאומטריה מגנטית בצורת משפך שמובילה את האלקטרונים האנרגטיים של החלל לזרז לאזורים קוטביים ולגרום לפליטות אוראורה קוטביות. מצד שני, שלושת כוכבי הלכת נבדלים זה מזה בהיבטים רבים, לרבות חוזקם המגנטי, מהירות הסיבוב, מצב רוח השמש, פעילויות הירח וכו'. לא ברור כיצד תנאים שונים אלו קשורים למבני אוראורה השונים שנצפו על אלה. כוכבי לכת במשך עשרות שנים.

באמצעות חישובי מגנטו-הידרו-דינמיקה תלת-ממדיים, המדגימים את הדינמיקה המשולבת של נוזלים מוליכים חשמליים ושדות אלקטרומגנטיים, צוות המחקר העריך את החשיבות היחסית של תנאים אלה בשליטה על מורפולוגיה אוראורלית העיקרית של כוכב לכת. בשילוב תנאי רוח שמש וסיבוב כוכבי הלכת, הם הגדירו פרמטר חדש השולט במבנה האוראורלי הראשי, שלראשונה מסביר יפה את מבני האוראורה השונים שנצפו בכדור הארץ, שבתאי וצדק.

האינטראקציה של רוחות כוכבים עם שדות מגנטיים פלנטריים היא תהליך בסיסי ביקום. ניתן ליישם את המחקר כדי לתפוס את סביבות החלל של אוּרָנוּס, נפטוןואפילו כוכבי לכת.

"המחקר שלנו חשף את יחסי הגומלין המורכבים בין רוח השמש לסיבוב כוכבי הלכת, ומספק הבנה עמוקה יותר של זוהר השמש על פני כוכבי לכת שונים. ממצאים אלה לא רק ישפרו את הידע שלנו על זוהר השמש במערכת השמש שלנו, אלא גם יתרחבו בפוטנציה לחקר הזוהר במערכות אקסופלנטריות", אמר פרופסור בינז'נג ז'אנג, חוקר ראשי והמחבר הראשון של הפרויקט.

"למדנו כי הזוהר בכדור הארץ ובצדק שונים מאז 1979, זו הפתעה גדולה שניתן להסביר אותם באמצעות מסגרת מאוחדת", הוסיף פרופסור דניס GRODENT, ראש מכון STAR באוניברסיטת ליאז' ושותף ב- מחבר הפרויקט.

על ידי קידום ההבנה הבסיסית שלנו לגבי האופן שבו שדות מגנטיים פלנטריים מקיימים אינטראקציה עם רוח השמש כדי להניע תצוגות אוראורה, למחקר זה יש יישומים מעשיים חשובים לניטור, חיזוי וחקר הסביבה המגנטית של מערכת השמש.

מחקר זה מייצג גם אבן דרך משמעותית בהבנת דפוסי זוהר הכוכבים על פני כוכבי הלכת שהעמיקו את הידע שלנו בסביבות חלל פלנטריות מגוונות, וסללו את הדרך למחקר עתידי על מופעי האור השמימיים המהפנטים שממשיכים לכבוש את דמיוננו.