תמונה של אזור פעיל בשמש שתועדה על ידי מצפה הכוכבים הדינמי של השמש (SDO/NASA), בהשוואה לגודלו של כדור הארץ. למרות ההבדלים בין התלקחויות כוכבים לשמש, מחקרים על האחרונים מספקים בסיס לניתוח התלקחויות-על בכוכבים. קרדיט: נאס"א
מחקר שחקר 42 התלקחויות-על מאתגר את מודל קרינת הגוף השחור המסורתי של התלקחויות-על, ומציע את מודל ריקומבינציית המימן כהסבר מדויק יותר המבוסס על סבירות פיזיקלית והערכות אנרגיה.
למרות שמטרתם העיקרית היא לחפש אחר כוכבי לכת, מצפה כוכבים כמו טלסקופ החלל קפלר והלוויין ה-Transiting Exoplanet Survey (TESS) סיפקו כמות עצומה של נתונים על התלקחויות כוכבים, שזוהו בפוטומטריה דיוק גבוהה על ידי מסנני פס רחב בספקטרום האור הנראה .
הכוכבים כל כך רחוקים שהם מופיעים רק כנקודות אור לטלסקופים אלה, והתופעות המתפרשות כהתלקחויות כוכביות הן עליות פתאומיות בבהירות של נקודות אלה.
אתגרים בחקר התלקחות כוכבים
קיים גם מחסור בנתונים בחלקים אחרים של הספקטרום האלקטרומגנטי, ורוב המחקרים על אירועים אלו מתמקדים באנרגיה מוקרנת. תצפיות גילו "התלקחויות-על", התפרצויות מגנטיות ענקיות באטמוספירה של כוכבים עם אנרגיות גדולות פי 100 עד 10,000 מההתלקחויות השמש האנרגטיות ביותר. השאלה היא האם כל אחד מהדגמים הזמינים יכול להסביר רמות כה גבוהות של אנרגיה.
שני דגמים זמינים. הפופולרי יותר מתייחס לקרינה של התלקחות-על כפליטת גוף שחור בטמפרטורה של 10,000 קלווין. השני מקשר את התופעה לתהליך של יינון ושילוב מחדש של אטומי מימן.
מחקר שנערך על ידי חוקרים המזוהים עם מרכז מקנזי לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה ברדיו (CRAAM) באוניברסיטת מקנזי פרסביטריאן (UPM) בברזיל אוניברסיטת גלזגובית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה בבריטניה ניתח את שני המודלים.
הקבוצה קיבלה תמיכה מ-FAPESP באמצעות שלושה פרויקטים. מאמר על המחקר מתפרסם ב הודעות חודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה.
תוצאות מחקר
"בהתחשב בתהליכים הידועים של העברת אנרגיה בהתלקחויות, אנו טוענים שמודל ריקומבינציית המימן סביר יותר מבחינה פיזיקלית מאשר מודל הגוף השחור כדי להסביר את מקור הפליטה האופטית בפס רחב מהתלקחויות", אמר פאולו סימוס, המחבר הראשון של המאמר. פרופסור ב-UPM.
החוקרים ניתחו 37 התלקחויות על מערכת הכוכבים הבינארית קפלר-411 וחמש התלקחויות על הכוכב קפלר-396, תוך שימוש בשני המודלים. "הגענו למסקנה שהאומדנים עבור אנרגיית התלקחות הכוללת המבוססת על מודל ריקומבינציית המימן נמוכים בערך בסדר גודל מהערכים המתקבלים באמצעות מודל קרינת הגוף השחור, והם מתאימים יותר לתהליכי ההתלקחות הידועים", אמר Simões.
התלקחויות שמש כמודל
תהליכים אלו מתוארים במונחים של התלקחויות שמש. למרות הבדלים רבים, התלקחויות שמש ממשיכות ליידע את המודלים שעל פיהם מתפרשים התלקחויות כוכבים. כמות עצומה של מידע הצטברה על התלקחויות שמש, שתועדה לראשונה בספרות האסטרונומית על ידי שני אסטרונומים אנגלים, ריצ'רד קארינגטון וריצ'רד הודג'סון, שצפו באופן עצמאי באותה התלקחות סולארית ב-1 בספטמבר 1859.
"מאז נצפו התלקחויות שמש בבהירות עזה הנמשכת שניות עד שעות ובאורכי גל שונים, מגלי רדיו ואור נראה ועד אולטרה סגול וקרני רנטגן. התלקחויות סולאריות הן בין התופעות האנרגטיות ביותר במערכת השמש שלנו ויכולות להשפיע על פעולות לוויינים, תקשורת רדיו, רשתות חשמל וניווט ג'י.פי. אס מערכות, כדי לקחת רק כמה דוגמאות", אמר אלכסנדר אראוג'ו, מועמד לדוקטורט ב-CRAAM, מורה בבית ספר ומחבר משותף של המאמר.
התלקחויות שמש מתרחשות באזורים פעילים הקשורים לשדות מגנטיים עזים, שבהם כמויות אנרגיה בשפע משתחררות בפתאומיות בקורונה (השכבה החיצונית של השמש) על ידי חיבור מחדש של השדה המגנטי, חימום פְּלַסמָה והאצת אלקטרונים ויונים, בין חלקיקים אחרים.
"מכיוון שיש להם פחות מסה, ניתן להאיץ אלקטרונים לשבריר גדול ממהירות האור, בדרך כלל כ-30% אבל לפעמים יותר. החלקיקים המואצים נעים לאורך קווי השדה המגנטי, וחלקם נפלטים לחלל הבין-פלנטרי בעוד שאחרים הולכים בכיוון ההפוך אל הכרומוספרה, השכבה שמתחת לקורונה, שם הם מתנגשים בפלזמה בצפיפות גבוהה והאנרגיה שלהם מועברת ל-. בינוני. האנרגיה העודפת מחממת את הפלזמה המקומית, גורמת ליינון ולעירור של האטומים, וכתוצאה מכך מייצרת קרינה, אותה אנו יכולים לזהות באמצעות טלסקופים על פני כדור הארץ ובחלל", הסביר סימוס.
אתגרים מתמשכים בחקר התלקחות
מאז שנות ה-60, מחקרים תצפיתיים ותיאורטיים רבים ניסו להסביר את הכמות הגדולה במיוחד של האור הנראה הנפלט מהתלקחויות שמש, אך פתרון סופי לא נמצא עד היום. ההסברים הפופולריים ביותר שנוצרו על ידי מחקרים אלה הם (1) קרינת גוף שחור מחימום הפוטוספירה, השכבה שמתחת לכרומוספרה ו-(2) קרינת רקומבינציה מימן בכרומוספרה. ריקומבינציה זו מתרחשת כאשר פרוטונים ואלקטרונים המופרדים על ידי יינון מתאחדים ליצירת אטומי מימן.
"ניתן לסכם את המגבלה של המקרה הראשון כעניין של הובלת אנרגיה: לאף אחד ממנגנוני הובלת האנרגיה המקובלים בדרך כלל עבור התלקחויות שמש אין את היכולת לספק את האנרגיה הנדרשת בפוטוספירה כדי לגרום לחימום פלזמה מספיק כדי להסביר את התצפיות, " אמר סימיאס.
אראוג'ו הסכים: "חישובים שבוצעו לראשונה בשנות ה-70 ומאוחר יותר אושרו על ידי הדמיות ממוחשבות מראים שרוב האלקטרונים המואצים בהתלקחויות שמש לא מצליחים לחצות את הכרומוספרה ולהיכנס לפוטוספירה. מודל הגוף השחור כהסבר של אור לבן בהתלקחויות שמש אינו תואם את תהליך הובלת האנרגיה העיקרי המקובל עבור התלקחויות שמש", אמר.
באשר למודל קרינת ריקומבינציה מימן, הוא עקבי יותר מההיבט הפיזיקלי אך למרבה הצער עדיין לא ניתן לאשש אותו באמצעות תצפיות, מסכמים החוקרים, אם כי המאמר מספק טיעונים נוספים לטובת המודל הזה, שהוזנח ברוב המחקרים.
