กล้องโทรทรรศน์บอลลูน SUNRISE III เผยสนามแม่เหล็กสุริยะซับซ้อนกว่าที่คิด

ภารกิจ SUNRISE III ที่ปล่อยบอลลูนขึ้นสำรวจดวงอาทิตย์เมื่อปี 2024 ได้ผลวิเคราะห์ออกมาเป็น 3 งานวิจัยตีพิมพ์ใน Astrophysical Journal Letters โดยทีมใช้บอลลูนฮีเลียมยกอุปกรณ์ขึ้นไปลอยที่ระดับความสูงราว 35 กิโลเมตร ซึ่งอยู่สูงกว่าชั้นบรรยากาศส่วนใหญ่ของโลก ทำให้หลีกเลี่ยงความแปรปรวนของอากาศที่มักทำให้ภาพรายละเอียดเล็กๆ ของดวงอาทิตย์เบลอ

อุปกรณ์หลักคือกล้องโทรทรรศน์สุริยะขนาด 1 เมตร ร่วมกับเครื่องมือ Sunrise Chromospheric Infrared spectroPolarimeter หรือ SCIP ที่วัดค่าโพลาไรเซชันแบบ Stokes ของดวงอาทิตย์อย่างครบถ้วน ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์คำนวณทิศทางและความแรงของสนามแม่เหล็กในแต่ละชั้นบรรยากาศสุริยะได้

ข้อมูลจากบริเวณที่เรียกว่า Quiet Sun หรือส่วนที่สงบนิ่งของดวงอาทิตย์ซึ่งปกติได้รับความสนใจน้อยกว่าจุดดับดวงอาทิตย์ แสดงให้เห็นว่าชั้นที่เรียกว่า canopy ของสนามแม่เหล็กไม่ได้เป็นโครงสร้างเรียบง่ายอย่างที่เคยเข้าใจ แต่เต็มไปด้วยเส้นสายแม่เหล็กขนาดเล็กที่กว้างประมาณ 725 กิโลเมตร ความแรงแม่เหล็กแปรผันระหว่าง 10 ถึง 20 เกาส์ และบางครั้งพลิกขั้วตรงข้ามกับบริเวณรอบข้างแบบที่เรียกว่า opposite-polarity intrusion หรือ OPI นักวิจัยระบุว่าโครงสร้างนี้มีลักษณะสามมิติที่ซับซ้อน ไม่ใช่แค่โครงสร้างขยายตัวธรรมดาจากบริเวณเครือข่าย

เมื่อนำข้อมูลจาก SUNRISE III ไปใส่ในแบบจำลองสามมิติแบบ radiative-magnetohydrodynamic ที่เรียกว่า MURaM-ChE พบว่าโครงสร้าง OPI เหล่านี้ตรงกับสิ่งที่เรียกว่าเส้นเชือกฟลักซ์แม่เหล็กบิดเกลียว ซึ่งปกติพบในชั้นนอกของดวงอาทิตย์และยาวประมาณ 2,000 ถึง 7,000 กิโลเมตร โดยการเชื่อมต่อกันใหม่ของเส้นเชือกเหล่านี้เป็นตัวการสำคัญที่ปล่อยพลังงานมหาศาลจนเกิดการลุกจ้าของดวงอาทิตย์ แต่พบว่าเส้นเชือกแบบเดียวกันนี้แทรกเข้าไปถึงพื้นผิวที่ค่อนข้างสงบของดวงอาทิตย์ด้วย เพียงแต่ไม่ค่อยเกิดการขาดและเชื่อมต่อใหม่บ่อยเท่า

งานวิจัยชิ้นที่สามใช้ SCIP วัดสนามแม่เหล็กของกระแสพลาสมาพุ่งจากขั้วดวงอาทิตย์ซึ่งเชื่อว่าเป็นแหล่งพลังงานให้ชั้นโคโรนา พบว่าความแรงสนามแม่เหล็กใน canopy ชั้นล่างอยู่ที่ 10 ถึง 20 เกาส์ ต่ำกว่าที่เคยคาดไว้ แต่สูงขึ้นไปเหนือขอบดวงอาทิตย์ค่าความแรงพุ่งถึงราว 40 เกาส์ ซึ่งนักวิจัยระบุว่าความต่างนี้อาจเกิดจากข้อจำกัดของเครื่องมือที่วัดเฉพาะเส้นใยพลาสมาด้านนอกสุดในบริเวณที่หนาแน่น ทีมวิจัยระบุว่าภารกิจในอนาคตอย่าง SOLAR-C จะช่วยไขปริศนาว่าสนามแม่เหล็กและเส้นเชือกเหล่านี้เชื่อมโยงกันอย่างไรจนเกิดชั้นโคโรนาของดวงอาทิตย์