یک اَبَرشراره خورشیدی می‌تواند نیرویی معادل یک تریلیون بمب هیدروژنی آزاد کند

مطالعات پیشین روی هزاران ستاره شبیه خورشید نشان می‌دهد که این ستاره‌ها ممکن است تقریباً هر ۱۰۰ سال یک‌بار اَبَرشراره‌ای ایجاد کنند که قدرت آن بین ۱۰۰ تا ۱۰ هزار برابر یک شراره معمولی خورشیدی است.

در میان تمام ستارگان کهکشان، زمین از چند جهت با یک ستاره رشته اصلی از نوع G، یعنی خورشید، همراه شده و این اتفاق برای سیاره ما اهمیت زیادی داشته. واضح‌ترین دلیل آن، فاصله مناسب و گرمای خورشید است که شرایط شکل‌گیری زمینی سنگی و مناسب برای حیات را فراهم کرد. نور، گرما و انرژی خورشید همچنین موتور اصلی آب‌وهوا در زمین هستند و احتمالاً انرژی لازم برای آغاز شکل‌گیری حیات به شکلی که امروز می‌شناسیم را فراهم کرده‌اند. با این حال، ویژگی مهم دیگری نیز خورشید را به یک همسایه کیهانی مناسب تبدیل می‌کند: فعالیت مغناطیسی آن به شکل غیرمعمولی آرام است.

این آرامش برای تمدن امروزی که وابستگی زیادی به فناوری دارد، اهمیت فراوانی دارد. حتی یک طوفان خورشیدی نسبتاً معمولی نیز می‌تواند به دلیل افزایش شدت میدان‌های مغناطیسی، آسیب شدیدی به ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا وارد کند و خاموشی‌های گسترده‌ای به وجود آورد.

سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده گزارش کرده که از کار افتادن یک بخش از شبکه می‌تواند زنجیره‌ای از اختلالات را در بسیاری از شبکه‌های دیگر ایجاد کند. عملکردهای الکترونیکی خودکار ممکن است دچار مشکل شوند و خاموشی‌ها نیز می‌توانند تنها یک محله را درگیر نکنند، بلکه مناطق وسیعی را تحت تأثیر قرار دهند.

دانشمندان مدت‌هاست تلاش می‌کنند توضیح دهند چرا خورشید در مقایسه با ستاره‌های مشابه و خورشیدمانندی که تلسکوپ فضایی کپلر ناسا یا مأموریت نقشه‌برداری ستارگان گایا متعلق به آژانس فضایی اروپا مشاهده کرده‌اند، فعالیت مغناطیسی کمتری دارد. برخی از این ستارگان در جریان انفجارهای موسوم به اَبَرشراره می‌توانند انرژی‌ای معادل مجموع قدرت یک تریلیون بمب هیدروژنی آزاد کنند.

در پژوهشی که در دسامبر ۲۰۲۴ منتشر شد، داده‌های تلسکوپ فضایی کپلر درباره ۵۶ هزار و ۴۵۰ ستاره شبیه خورشید بررسی شد. نتایج نشان داد ۲۰ درصد از این ستارگان در بازه زمانی مورد مطالعه دست‌کم یک اَبَرشراره ایجاد کرده‌اند. در میان همین گروه، چنین انفجارهایی به‌طور میانگین هر یک قرن یک‌بار رخ داده بودند. منتقدان معتقد بودند نرخ یک رویداد در هر ۱۰۰ سال بیش از حد بالا به نظر می‌رسد. با این حال، بخش عجیب‌تر ماجرا همچنان بدون پاسخ باقی مانده بود: چرا خورشید در میان این ستارگان ظاهراً تنها نمونه آرام است؟

اکنون مطالعه‌ای تازه که دانشمندانی از مؤسسه ماکس پلانک و دانشگاه کلرادو بولدر آن را هدایت کرده‌اند و در نشریه Philosophical Transactions A منتشر شده است، نشان می‌دهد خورشید احتمالاً چنین ظرفیت خطرناکی را در خود دارد. حتی ممکن است زمین در دهه ۱۹۴۰ تا آستانه برخورد با یکی از این اَبَرشراره‌ها پیش رفته باشد.

بررسی نشانه‌های یک اَبَرشراره

شراره‌های خورشیدی زمانی شکل می‌گیرند که میدان‌های مغناطیسی در مناطق فعال و پیچیده خورشید، جایی که فعال‌ترین لکه‌های خورشیدی قرار دارند، پیچیده شده و سپس بازآرایی شوند. پس از هر فوران، نوار شراره‌ای به‌جا می‌ماند؛ درخششی باقی‌مانده در کروموسفر که دومین لایه جو خورشید محسوب می‌شود.

از آنجا که نوارهای بزرگ‌تر معمولاً حاصل شراره‌های قدرتمندتر هستند، دانشمندان از مساحت این نوارها برای برآورد انرژی شراره استفاده می‌کنند. تیم پژوهشی ابتدا بررسی کرد که اندازه لکه‌های خورشیدی تا چه اندازه می‌تواند مساحت نوار شراره را پیش‌بینی کند و سپس مشخص کرد آیا اندازه نوار نیز رابطه قابل اعتمادی با انرژی فوران دارد یا خیر.

برای این منظور، پژوهشگران داده‌های ثبت‌شده بین سال‌های ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۶ توسط مجموعه تصویربرداری جوی، موسوم به AIA، را بررسی کردند. این ابزار روی رصدخانه دینامیک خورشیدی ناسا در فضا نصب شده است. نتایج مطابق انتظار نشان داد هرچه منطقه فعال بزرگ‌تر باشد، مساحت نوار شراره نیز افزایش می‌یابد و انرژی شراره هم با وسعت همین نوار ارتباط مستقیم دارد.

پس از آن، دانشمندان این رابطه را روی رویدادهای شناخته‌شده تاریخی خورشید آزمایش کردند. از آنجا که سوابق لکه‌های خورشیدی حدود ۴۰۰ سال قدمت دارد، پژوهشگران توانستند اندازه مناطق فعال گذشته و در ادامه، قدرت تقریبی فوران‌های مربوط به آنها را برآورد کنند. در این بررسی دو رویداد بزرگ بیش از همه مورد توجه قرار گرفتند: رویداد کارینگتون در سال ۱۸۵۹ و لکه خورشیدی عظیم سال ۱۹۴۷.

ناتالی کریوا، نویسنده اصلی مطالعه از مؤسسه ماکس پلانک، گفت

می‌دانستیم که در دوره مورد مشاهده هیچ اَبَرشراره‌ای رخ نداده است. با این حال، رابطه آماری که میان انرژی آزادشده و اندازه منطقه فعال پیدا کردیم، باید برای رویدادهای بسیار قدرتمندتر نیز برقرار باشد.

رویداد کارینگتون اغلب بزرگ‌ترین طوفان خورشیدی ثبت‌شده در تاریخ نامیده می‌شود و دلایل مشخصی برای این عنوان وجود دارد. این طوفان ظاهراً باعث آتش‌گرفتن سیم‌های تلگراف شد و شفق‌های قطبی را تا نزدیکی خط استوا قابل مشاهده کرد.

با وجود این، بررسی داده‌های جدید نشان داد نزدیک‌ترین نمونه به یک اَبَرشراره احتمالاً در سال ۱۹۴۷ رخ داده است. لکه خورشیدی عظیم آن سال حدود ۰٫۶ درصد از قرص خورشید را پوشانده بود؛ منطقه‌ای که قطر آن تقریباً ۴۰ برابر قطر زمین برآورد می‌شود.

انرژی مغناطیسی ذخیره‌شده در چنین منطقه عظیمی به پایین‌ترین محدوده لازم برای یک اَبَرشراره می‌رسید، اما خورشید در نهایت چنین انفجاری ایجاد نکرد. همین موضوع پرسش مهمی را مطرح می‌کند: اگر خورشید در چنین شرایطی واقعاً فوران کند، چه اتفاقی برای زمین رخ خواهد داد؟

پژوهشگران در مقاله خود نوشته‌اند: لکه خورشیدی سال ۱۹۴۷ که بزرگ‌ترین لکه ثبت‌شده در قرن گذشته بود، در چارچوب محاسبات ما بیشترین انرژی احتمالی یک شراره را نشان می‌دهد. این محدوده با پایین‌ترین سطح قدرت اَبَرشراره‌هایی که از آمار مربوط به ستارگان به دست آمده، همپوشانی دارد و نشان می‌دهد خورشید از نظر اصول فیزیکی می‌تواند به چنین سطحی از انرژی برسد، هرچند وقوع آن بسیار نادر خواهد بود.

خورشید در طول تاریخ زمین از موجودات تک‌سلولی گرفته تا انسان پیچیده و امروزی، یعنی موجودی وابسته به فناوری، شرایط لازم برای ادامه حیات را فراهم کرده است. با این حال، همین گوی عظیمِ متشکل از همجوشی هسته‌ای همچنان انرژی خارق‌العاده‌ای در اختیار دارد؛ انرژی‌ای که در صورت وقوع یک فوران بسیار شدید، می‌تواند در زمانی کوتاه تمدن فناورانه ما را با پیامدهای ویرانگر روبه‌رو کند.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.