חוקרים מסין הצליחו לאחרונה לשחזר במעבדה תהליך שעשוי לספק תשובה לאחת השאלות המסקרנות ביותר בחקר השמש: מדוע השכבה החיצונית שלה מגיעה לטמפרטורות של יותר ממיליון מעלות, בעוד שפני השטח עומדים על כ-5,500 מעלות בלבד? במחקר חדש, שפורסם בכתב העת המדעי Physical Review Letters, השתמשו המדענים בקרני לייזר עוצמתיות כדי לדמות את התנאים השוררים בשמש, וגילו כיצד שינויים בשדות מגנטיים עשויים לשחרר אנרגיה עצומה ולגרום להתחממות הקיצונית. הממצאים עשויים לקרב את החוקרים לפתרון תעלומה שמעסיקה את עולם המדע כבר עשרות שנים.
השמש מלאה בפלזמה, שהיא מצב צבירה המכיל חלקיקים טעונים חשמלית ושדות מגנטיים השזורים בהם. כאשר שדות מגנטיים מנוגדים נפגשים ומשנים את החיבור ביניהם, משתחררת אנרגיה אגורה המחממת את החלקיקים סביבם – תהליך המכונה חיבור מחדש מגנטי. מדענים חשדו זה זמן רב שאינספור הבקים זעירים, המכונים ננו-הבקים, עשויים לתחזק יחד את הטמפרטורה הגבוהה בעטרה.
כדי לחקור כיצד שדות אלו נפגשים, החוקרים ויי סון מהמכון לאנרגיה אטומית בסין ויולי פינג מהאוניברסיטה הנורמלית בבייג'ינג, ירו ארבע קרני לייזר חופפות לעבר מטרה עשויה פלסטיק בעלת משטח גלי עדין. הפולסים קצרי המועד הפכו את החומר לפלזמה. כאשר הפלזמה התפשטה והאטה, הגלים שעל פני השטח גדלו והפכו למבנים דמויי פטריות, בתופעה הידועה כחוסר יציבות ריילי-טיילור. מבנים אלו יצרו סביבם שדות מגנטיים בכיוונים מנוגדים.
הדמיות ממוחשבות הראו כיצד ההתפשטות הביאה את השדות הללו להתחבר מחדש ולחמם את הפלזמה הסובבת. בהשוואה שבוצעה עם מטרה שטוחה חלקה, במשטח הגלי זינקה טמפרטורת האלקטרונים בשיא לשקול כמעט שמונה מאות עשרים אלף מעלות צלזיוס – פי שניים מאשר במשטח השטוח. ניסויים ממוחשבים נוספים שחסמו את יצירת השדות המגנטיים הוכיחו כי החימום הנוסף נעלם, מה שחיזק את ההבנה לגבי תפקידם המרכזי.
במשך עשרות שנים ניסו מדענים להסביר מדוע העטרה של השמש מגיעה לטמפרטורות העולות על מיליון מעלות צלזיוס, בעוד שהשטח הנראה עומד על חמש אלפים וחמש מאות מעלות בלבד. תצפיות מהחלל, כמו אלו שבוצעו על ידי סוכנויות חלל ומשימות מחקר שונות, תיעדו תופעות כמו גשם עטרה, שבו פלזמה קרה וצפופה נופלת חזרה אל השמש לאורך קווי השדה המגנטי, וסילוני פלזמה קטנים, אך התהליכים בשמש קטנים ומהירים מכדי להיצפות במלואם ישירות. הניסוי המעבדתי החדש מספק לראשונה כלי לחקור תנאים אלו במדויק בסביבה מבוקרת.
על אף שהפלזמה במעבדה צפופה יותר והתרחשה בפרקי זמן קצרים בהרבה מאשר בשמש, הממצאים מספקים תמיכה משמעותית למנגנון פיזיקלי שביכולתו להסביר חלק ניכר מחום העטרה. הבנת תהליכים אלו פותחת פתח להמשך מחקרים שיקבעו באיזו תדירות המנגנון הזה פועל בשמש ובאילו עוצמות, ומקדמת את ההבנה האנושית של תופעות פיזיקליות קיצוניות המתרחשות במרחבי הקוסמוס.
