تجارب مخبرية توضح سبب وقوع الانفجارات الشمسية الضخمة

الانبعاثات الكتلية الإكليلية Coronal mass ejections واختصاراً (CMEs)، هي انفجارات ضخمة من البلازما تنبعث من الشمس وتتجه نحو الأرض في غضون ساعات، ويمكنها إلحاق الأذى بالأقمار الصناعية ورواد الفضاء وشبكات الكهرباء، وكان سبب حدوث مثل هذه الانبعاثات موضع جدل لسنوات عدة بين العلماء. أما الآن، فقد قدم العلماء دعماً مخبرياً لآلية محتملة تقف وراء تشكل الانبعاثات الكتلية الإكليلية.

وترتبط هذه الانبعاثات مع هياكل الحقل المغناطيسي الضخم فيما يسمى بحبال التدفق Flux Rope التي تمتد خارج الشمس في خيوط ملتوية من البلازما، وتقترح عمليات الرصد الأخيرة أن سبب اندفاع هذه الانبعاثات الإكليلية هو فقدان أحد هذه الخيوط الموجود مسبقاً لاستقرارها فجأة، مسبباً بذلك اندلاع البلازما. ولذلك، أقدم المؤلفون على اختبار هذه الآلية المقترحة حول انعدام الاستقرار والذي يعرف باسم "عدم الاستقرار الحلقي" torus instability.

ويعتقد أن عدم الاستقرار الحلقي هذا يحدث في الطبقات العليا من الغلاف الجوي للشمس (الهالة)، حينما يتوقف نمو خيوط التدفق بواسطة بنية الحقول المغناطيسية الضخمة التي تضمحل كلما ازداد الارتفاع. وعند ارتفاع حرج، يصبح الحقل الضخم غير كافٍ لكبح حبال التدفق، وحينها تنطلق وتتسارع الطاقة وتندفع في شكل انبعاثات كتلية إكليلية. 

كما أنه من الصعب قياس أو نمذجة الحقل المغناطيسي في الهالة الشمسية، لذا استخدم الباحثان مدفع بلازما ومجال اصطناعي ضخم لإحداث ثوران لانبعاث كتلي إكليلي في حجرة مفرغة من الهواء. وعند إجراء التجربة، تمكن الباحثان من خلق اندفاعات في البلازما، وكما هو معروف أن الانبعاثات الشمسية تبدأ بطيئة حتى تصل إلى التسارع بنهاية المطاف، لذلك، اعتُبرت النتائج التي حصل عليها الباحثان مُرضيةً وتدعم نظرية عدم الاستقرار الحلقي.

وتمثل هذه الدراسة الإثبات الأول للعلماء على نجاح عملية الانتقال من السرعة الأدنى إلى مستوى التسارع في المختبر، وهذه التجارب والنتائج يمكن أن تحسن مستقبلاً من عملية توقع الانبعاثات الكتلية الإكليلية والتي قد تكون مدمرة.