เผยภาพพื้นผิวดวงอาทิตย์ชัดสุดในประวัติศาสตร์ ไขปริศนาพายุสุริยะ

ภาพถ่ายประวัติศาสตร์นี้ถูกบันทึกไว้ได้ด้วย กล้องโทรทรรศน์สุริยะ แดเนียล เค. อิโนอุเอะ (Daniel K. Inouye Solar Telescope) ของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐฯ (NSF) ซึ่งตั้งอยู่บนเกาะเมาอิ รัฐฮาวาย

ก่อนหน้านี้เหล่านักวิจัยได้ถ่ายภาพนี้เพียงเพื่อปรับแต่งและทดสอบขีดจำกัดในการทำงานของกล้องโทรทรรศน์เท่านั้น ทว่าเมื่อได้เห็นผลลัพธ์ พวกเขากลับพบว่ากล้องได้บันทึกภาพชั้นนอกอันสว่างไสวของดวงอาทิตย์ไว้ด้วยความละเอียดที่สูงเป็นประวัติการณ์อย่างที่ไม่เคยมีกล้องใดทำได้มาก่อน

ความปั่นป่วนที่งดงามราวกับงานศิลปะ

โดยรายละเอียดในภาพเผยให้เห็นพื้นผิวที่ร้อนระอุนั้น ปรากฏลวดลายคล้ายขนนกที่หมุนวนพลิ้วไหวอย่างน่าประหลาดใจ ดร. รุ่ยจู เฉิน (Ruizhu Chen) นักฟิสิกส์สุริยะจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด กล่าวเปรียบเปรยว่า "ภาพนี้ทำให้ผมนึกถึงภาพวาดอันโด่งดังอย่าง Starry Night ของแวนโก๊ะ"

ปรากฏการณ์กระแสวนนี้เป็นที่รู้จักในทางวิทยาศาสตร์ว่า ความไร้เสถียรภาพแบบเคลวิน-เฮล์มโฮลทซ์ (Kelvin-Helmholtz Instability หรือ KHI) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อพลาสม่าที่มีแรงแม่เหล็กเคลื่อนที่ผ่านกันด้วยความเร็วที่แตกต่างกันบริเวณรอยต่อของสนามแม่เหล็ก ส่งผลให้เกิดรอยหยักและคลื่นหมุนวน คล้ายกับระลอกคลื่นที่เกิดขึ้นเมื่อมีลมพัดผ่านผิวน้ำ

แม้ว่าปรากฏการณ์ KHI จะเคยถูกตรวจพบมาแล้วบนโลก รวมถึงบนดาวเคราะห์ดวงอื่นอย่างดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ แต่ ดร. ฟรีดริช โวเกอร์ (Friedrich Wöger) นักฟิสิกส์สุริยะจากสถาบันสังเกตการณ์สุริยะแห่งชาติสหรัฐฯ (NSO) ระบุว่า "เราไม่เคยสังเกตพบปรากฏการณ์นี้ในระดับที่ละเอียดขนาดนี้มาก่อนเลยบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์"
 
และสิ่งที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ประหลาดใจยิ่งกว่าเดิม คือ ปรากฏการณ์นี้ไม่ได้เกิดขึ้นเพียงแค่จุดใดจุดหนึ่งชั่วคราวเท่านั้น โดย ดร. เดวิด คูริดเซ (David Kuridze) นักฟิสิกส์สุริยะจาก NSO อธิบายว่า "เรารู้สึกทึ่งอย่างยิ่งกับรายละเอียดทางพลศาสตร์ขนาดเล็กจำนวนมากที่ปรากฏในภาพความละเอียดสูงนี้ สิ่งที่ทำให้พวกเราประหลาดใจจริงๆ คือ จำนวนของเหตุการณ์ KHI ที่เราค้นพบ การได้เห็นว่าพวกมันปรากฏอยู่ทั่วไปทุกหนทุกแห่งทั่วพื้นผิวแม่เหล็กเป็นสิ่งที่เราไม่คาดคิดมาก่อนเลย"

กระแสวนเหล่านี้จะเกิดขึ้นตลอดเวลาเมื่อพลาสม่าที่เคลื่อนที่เร็วไหลผ่านพลาสม่าที่เคลื่อนที่ช้ากว่า บริเวณรอยต่อระหว่างโครงสร้างแม่เหล็กและการพาความร้อนที่เดือดพล่านอยู่เบื้องล่าง

กุญแจสำคัญสู่การเข้าใจพายุสุริยะ

การค้นพบครั้งสำคัญนี้ได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสารทางวิทยาศาสตร์ระดับโลกอย่าง Nature เมื่อวันที่ 5 สิงหาคมที่ผ่านมา ซึ่งผลลัพธ์ดังกล่าวมีความสำคัญมากกว่าแค่ความสวยงามทางทัศนียภาพอย่างมาก เนื่องจากหากปรากฏการณ์ KHI เกิดขึ้นอยู่ทั่วไปบนพื้นผิวดวงอาทิตย์จริง มันอาจเป็นตัวแปรสำคัญที่ส่งอิทธิพลต่อการไหลเวียนของพลังงานทั่วชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ ผ่านการผสมผสานพลาสม่าและสนามแม่เหล็กในขณะที่พวกมันบิดตัวและแตกตัวออกจากกัน

การทำความเข้าใจกระบวนการขนาดเล็กเหล่านี้ถือเป็นก้าวสำคัญที่จะช่วยอธิบายปริศนาที่ยิ่งใหญ่กว่านั้น เช่น ทำไมชั้นบรรยากาศชั้นนอกของดวงอาทิตย์จึงมีความร้อนสูงอย่างน่าประหลาดใจ ซึ่งร้อนกว่าพื้นผิวของมันเองอย่างมาก

และอะไรคือชนวนเหตุที่กระตุ้นให้เกิดการพ่นมวลโคโรนา (Coronal Mass Ejections) ซึ่งส่งผลให้เกิดพายุสุริยะพุ่งตรงมายังโลก และอาจสร้างความเสียหายต่อระบบสื่อสารและ GPS

ดร. ฟรีดริช โวเกอร์ (Friedrich Wöger) กล่าวเพิ่มเติมว่า "สังคมยุคใหม่ที่เราพึ่งพาเทคโนโลยีที่เปราะบางต่อสภาพอวกาศ (Space Weather) เพื่อที่จะทำความเข้าใจและพยากรณ์พฤติกรรมที่เป็นภัยคุกคามที่สุดของดวงอาทิตย์ได้ดียิ่งขึ้น เราจำเป็นต้องเข้าใจกระบวนการทางฟิสิกส์ขนาดเล็กที่เป็นตัวขับเคลื่อนมันเสียก่อน และการค้นพบครั้งนี้ได้เผยให้เห็นหนึ่งในกระบวนการเหล่านั้นในระดับรายละเอียดที่ไม่เคยมีใครเห็นมาก่อน"