www.rtebz.com
מערכת השמש שלנו הגיחה לפני כ-4.56 מיליארד שנים מהשרידים המעורבים שעדיין מתים מהגרעין המתים זה מכבר, והמתמזגים גרעיניים צורבים-חמים של דורות קודמים של כוכבים עתיקים. השמש שלנו נולדה באותו אופן כמו כוכבים אחרים בני דורה – מתוך כתם קפוא צפוף שנחבא בעדינות בתוך הקפלים המתהפכים והמתגלגלים של אחד מהעננים המולקולריים הענקיים, הכהים והיפים שרודפים את גלקסיית שביל החלב שלנו כמו רוחות רפאים מקסימות. מרחפים בחלל שבין כוכבים. העננים הכהים העצומים הללו, המורכבים מגז ואבק, הם העריסות המוזרות של כוכבי תינוק. למרות שזה אולי נראה מנוגד לאינטואיציה, הדברים צריכים להתקרר מאוד כדי שכוכב יוולד לוהט יוולד. כוכבים שומרים היטב על סודותיהם, מסתירים את תעלומותיהם הרבות מאלה המבקשים להבין אותם ואת טבעם הסודי. ביולי 2017, צוות של אסטרונומים, המשתמשים בהדמיות ותצפיות של מחשבי-על מספריים, הודיע כי מדענים עשויים כעת להסביר מדוע השדה המגנטי של השמש שלנו מתהפך כל אחת עשרה שנים – ותגלית חשובה זו מסבירה כיצד משך המחזור המגנטי של הכוכב תלוי בסיבובו, ועוזר לשפוך אור חדש על מזג האוויר הסוער בחלל סביב השמש שלנו וכוכבים קרובים.
השדה המגנטי של השמש שלנו, וכוכבים אחרים כמוה, נוצר על ידי תנועת פלזמה מוליכה בתוך הכוכב. תנועה זו נוצרת כתוצאה מהסעה, שהיא צורה של הובלת אנרגיה הכוללת תנועה פיזית של חומר. שדה מגנטי מקומי מפעיל כוח רב עוצמה על פלזמת הכוכבים, שמגביר למעשה את הלחץ ללא עלייה דומה בצפיפות. בגלל זה, האזור הממוגנט עולה ביחס למה שנותר מהפלזמה – לפחות עד שהוא מגיע לפוטוספירה של הכוכב. זה גורם להיווצרות כתמי כוכבים על פני הכוכב, כמו גם ליצירת התופעה הקשורה לולאות קורונליות.
ניתן למדוד את השדה המגנטי של כוכב באמצעות מה שנקרא אפקט זימן. האטומים באטמוספירה של כוכב יספגו בדרך כלל תדרים מסוימים של אנרגיה בספקטרום האלקטרומגנטי. כתוצאה מכך, זה מייצר קווים אופייניים בספקטרום הכוכבים. עם זאת, כאשר האטומים נמצאים בתוך שדה מגנטי, קווים אלה מתפצלים לקווים מרובים, המרוחקים זה מזה. האנרגיה גם הופכת מקוטבת עם אוריינטציה שתלויה בכיוון השדה המגנטי. לכן, ניתן לחשב את הכיוון והחוזק של השדה המגנטי של כל כוכב נתון על ידי בחינה של אפקט זימן שורות.
ספקטרופולארימטרים כוכביים משמשים למדידת השדה המגנטי של כוכב. מכשיר זה מורכב מספקטרוגרף המשמש בשילוב עם פולארימטר. המכשיר הראשון שהוקדש לבחינת שדות מגנטיים של כוכבים היה NARVALשהיה מותקן על טלסקופ ברנרד ליוט בְּ- Pic du Midi de Bigorre בהרי הפירנאים הצרפתיים.
מדידות שונות אחרות נעשו על ידי מדענים באמצעות מדידות מגנומטר במהלך המאה וחצי האחרונות. קיומו של פחמן 14 בטבעות עצים, ובריליום 10 בליבות קרח, חשפו שקיימת שונות מגנטית משמעותית של השמש שלנו בסקאדלי זמן של עשור, מאה ומילניום.
חייהם הסודיים של הכוכבים
השמש שלנו היא כוכב בודד – כדור נוצץ של אש בשמי היום של כדור הארץ. עם זאת, זה כנראה לא תמיד היה כל כך בודד, כי סביר להניח שהכוכב שלנו נולד כחבר נוצץ בצביר כוכבים פתוח צפוף המארח אלפי כוכבי אחים מבריקים אחרים. אסטרונומים רבים מציעים שהכוכב היילוד שלנו נזרק מתוך צביר הלידה שלו, כתוצאה מאינטראקציות כבידה מצערות עם כוכבים אחרים, אוֹ הוא פשוט צף הרחק מאחיו הכוכבים לפני כ-4.5 מיליארד שנים. האחים הסולאריים הנעדרים כבר מזמן ריחפו לאזורים מרוחקים של גלקסיית שביל החלב שלנו – וייתכן שיהיו עד 3,500 מהאחיות שנעלמו הללו של הכוכב שלנו המאכלסות פינות רחוקות של החלל הבין-כוכבי.
שלל הכוכבים הלוהטים של הגלקסיה שלנו, כולל השמש שלנו, נולדו באותו אופן – כתוצאה מהתמוטטות הכבידה של כיס צפוף המוטבע בתוך מערבולות סודיות של ענק ענן מולקולרי. העננים הכהים האלה מכילים את הגז והאבק המפוזרים לאורך שביל החלב שלנו על ידי דורות מבוגרים של כוכבים עתיקים שנספו לפני זמן רב. עננים יוצרי כוכבים אלו נוטים לערבב את עצמם יחדיו, אך כוכבים המציגים כימיה דומה בדרך כלל חושפים את עצמם מאכלסים את אותם עננים בערך באותו זמן.
ישנם שלושה דורות של כוכבים ביקום הנצפה. כוכבים השייכים לכוכבים אוכלוסייה III הם הכוכבים העתיקים ביותר. כוכבים עתיקים מאוד אלה נולדו ממימן והליום בתוליים, שנוצרו במפץ הגדול של היקום עצמו, לפני כמעט 14 מיליארד שנים. מסיבה זו, סבורים כי אוכלוסייה III כוכבים נוצרו כנראה בצורה שונה משתי האוכלוסיות של כוכבים צעירים יותר. הסיבה לכך היא שהכוכבים הצעירים אינם מורכבים מגזים בתוליים, אלא “מזהמים” על ידי יסודות אטומיים כבדים יותר המיוצרים על ידי כוכבים מבוגרים. אכן, אוכלוסייה III כוכבים מדולדלים ממה שאסטרונומים מכנים מתכות, שהם כל היסודות האטומיים כבדים יותר מהליום. לכן, המונח מַתֶכֶת כי לאסטרונומים יש משמעות שונה מזו של כימאים. ה מתכות יוצרו בתנורי ההתמזגות הגרעיניים של הכוכבים – או, לחילופין, בהתלקחויות הסופרנובות שבישרו את מותם של תושבי הכוכבים המאסיביים ביותר של הקוסמוס. הכבד ביותר מתכותכגון זהב ואורניום, נוצרו כתוצאה ממכת מוות כוכבית אלימה ומבריקה אלה.
השמש שלנו היא חבר נוצץ של כוכבים אוכלוסייה I–הצעיר מבין שלושת דורות הכוכבים, והוא נושא בתוכו את הכבד מתכות התמזגו בתנורים של שני הדורות המבוגרים של כוכבים.
אוכלוסייה II כוכבים, דור ה”סנדוויץ'” הכוכבים, צעירים יותר אוכלוסייה III כוכבים, אבל מבוגרים מ אוכלוסייה I כוכבים כמו השמש שלנו. אוכלוסייה II כוכבים מכילים כמויות קטנות מאוד של מתכותאלא בגלל שהם לא מַתֶכֶת חינם, חייבת להיות אוכלוסייה של כוכבים שבאה לפניהם כדי ליצור אותם מתכות–לכן, שם יש ל להיות א אוכלוסייה III.
עם זאת, המציאות קצת יותר מסובכת. זה בגלל שאפילו אוכלוסייה I כוכבים מורכבים בעיקר מגז מימן – בדיוק כמו שני דורות הכוכבים המוקדמים יותר. אוכלוסייה I כוכבים מכילים יותר מתכות משני הדורות העתיקים של כוכבים, אבל הם עדיין מורכבים ברובם מגז מימן. את כל מהכוכבים, השייכים לכל שלושת דורות הכוכבים, מורכבים בעיקר ממימן.
היום השמש שלנו היא כוכב בגיל העמידה, בוער מימן שעדיין נמצא על רצף ראשי של ה תרשים הרצספרונג-ראסל של אבולוציה של כוכבים. בסטנדרטים של כוכבים, השמש שלנו היא רגילה. ישנם כוכבי לכת, ירחים ומבחר של עצמים קטנים יותר במסלול סביב הכוכב שלנו, השוכן בפרברים הרחוקים של גלקסיה טיפוסית מוארת כוכבים, ספירלית מסורגת – שביל החלב שלנו. אם נתחקה אחר ההיסטוריה של האטומים בכדור הארץ שלנו כיום לכ-7 מיליארד שנים, סביר להניח שנמצא אותם מפוזרים ברחבי הגלקסיה שלנו. כמה מהאטומים המפוזרים באופן נרחב קיימים כעת בגדיל אחד של החומר הגנטי שלך (DNA), למרות שביקום העתיק הם נוצרו עמוק בתוך כוכבים חייזרים המאירים את הגלקסיה הצעירה שלנו אז.
האישיות המגנטית המסתורית של הכוכב שלנו
השדה המגנטי של הכוכב שלנו התהפך כל 11 שנים במשך מאות שנים. כאשר ההיפוכים הללו מתרחשים, הקוטב המגנטי הדרומי של השמש עובר לצפון ולהיפך. “היפוך” זה מתרחש במהלך השיא של כל מחזור שמש והוא נובע כתוצאה מתהליך המכונה דִינָמוֹ. א דִינָמוֹ יוצר שדות מגנטיים, וזה כרוך בסיבוב של הכוכב כמו גם בהסעה – עלייה וירידה של גז חם צורב בתוך פנים הכוכב המתגלגל.
אסטרונומים יודעים שהשדות המגנטיים של השמש שלנו נוצרים בשכבות החיצוניות הסוערות שלה, ושיש להם תלות מסובכת באיזו מהירות הכוכב שלנו מסתובב. אסטרונומים גם מדדו מחזורים מגנטיים עבור כוכבים רחוקים מעבר לשמש שלנו, והם הראו תכונות בסיסיות הדומות לאלו של הכוכב שלנו. על ידי התבוננות במאפיינים של תכונות מגנטיות אלה, לאסטרונומים יש כעת שיטה חדשה ומבטיחה שבה הם יכולים להשתמש כדי להבין טוב יותר את האבולוציה המגנטית של הכוכב שלנו הקשורה ל- דִינָמוֹ תהליך.
צוות בינלאומי של אסטרונומים הכולל מדענים ממרכז הרווארד-סמית’סוניאן לאסטרופיזיקה (CfA), אוניברסיטת מונטריאול, קומיסריאט לאנרגיה אטומית וחלופות אנרגיות וה אוניברסיטת ריו גרנדה דו נורטה, ערכה סט של הדמיות תלת-ממדיות של הפנים הסוערים המסתורי והלוהט של כוכבים דמויי שמש, על מנת להסביר את מקור מחזורי השדה המגנטי שלהם. האסטרונומים גילו שתקופת המחזור המגנטי תלויה בקצב הסיבוב של הכוכב המסתובב. זה גילה שלכוכבים שמסתובבים באיטיות יותר יש מחזורים מגנטיים שחוזרים על עצמם בתדירות גבוהה יותר.
“המגמה שמצאנו שונה מהתיאוריות שפותחו בעבר. זה באמת פותח אפיקים מחקריים חדשים להבנתנו את המגנטיות של כוכבים”, ציין ד”ר אנטואן סטרוגרק ב-26 ביולי 2017 הודעה לעיתונות של CfA. ד”ר סטרוגרק הוא מה- קומיסריאט לאנרגיה אטומית וחלופות אנרגיותצרפת, והראש של מאמר המתאר את המחקר הזה שפורסם בגיליון 14 ביולי 2017 של כתב העת מגזין המדע. ה CfA נמצא בקיימברידג’, מסצ’וסטס.
התקדמות חשובה במיוחד היא שהמודל החדש של האסטרונומים יכול להסביר את מחזור השמש שלנו והכוכבים הדומים לה –כוכבים דמויי שמש, כפי שהאסטרונומים מקטלגים אותם. בעבר, אסטרונומים חשבו שהמחזור המגנטי של השמש שלנו עשוי להיות שונה בהתנהגותו מאלה של כוכבים דמויי שמשעם מחזור מגנטי קצר מהחזוי.
“העבודה שלנו תומכת ברעיון שהשמש שלנו היא כוכב ננס צהוב ממוצע בגיל העמידה, עם מחזור מגנטי התואם למחזורים של בני דודיה הכוכבים. במילים אחרות, אנו מאשרים שהשמש היא באמת פרוקסי שימושי להבנת כוכבים אחרים ב דרכים רבות”, הסביר מחבר המחקר ד”ר חוסה-דיאס דו נסימנטו. ד”ר דו נסימנטו הוא מה- CfA וה אוניברסיטת ריו ג’י דו נורטה (UFRN)בברזיל.
על ידי התבוננות קפדנית ביותר ויותר כוכבים וחקר מבני כוכבים שונים מאלה של השמש שלנו באמצעות הדמיות מספריות, צוות האסטרונומים מקווה לחדד את המודל החדש שלהם למקורם של מחזורים מגנטיים של כוכבים.
אחת המטרות לעבודה עתידית היא להשיג הבנה טובה יותר של “מזג אוויר בחלל”, מונח המשמש לתיאור רוח החלקיקים המתרחקת מהשמש ומכוכבים אחרים כמוה. מנגנון התאוצה של הרוח הנושבת הזו של חלקיקים קשור כנראה לשדות מגנטיים באטמוספרות של כוכבים. במקרים קיצוניים, מזג האוויר בחלל יכול לזרוע הרס עם כוח חשמלי על כדור הארץ, כמו גם ליצור סביבה מסוכנת מאוד עבור לוויינים וגם לאסטרונאוטים.
ד”ר דו נסימנטו ציין ב- הודעה לעיתונות של CfA כי “לשינויים לאורך מחזור מגנטי יש השפעות בכל מערכת השמש ומערכות פלנטריות אחרות הודות להשפעת מזג האוויר בחלל”.
