^{Image Credit & Copyright: Joe Randall}

هل سبق لك وأن شاهدت عاصفة رعدية في هذه الحالة الرهيبة ؟

من الغريب أن التفاصيل حول كيفية تشكل البرق تظل موضوعًا للبحث، وكل ما هو معروف هو أن التيار الصاعد يحمل بلورات ثلجية خفيفة في تصادمات مع كرات جليدية أكبر وأكثر ليونة ، مما يتسبب في أن تصبح البلورات الأصغر شحنة موجبة. وبعد فصل الشحنة الكافية ، يحدث التفريغ الكهربائي السريع الذي يحدث في البرق.

 عادةً ما يأخذ البرق مسارًا متعرجًا ، حيث يسخن بسرعة عمودًا رقيقًا من الهواء إلى حوالي ثلاثة أضعاف درجة حرارة سطح الشمس ومن ثم تبدأ موجة الصدمة الناتجة بشكل أسرع من الصوت وتتحلل في الصوت العالي المعروف بالرعد.

الصواعق الصاعقة شائعة في السحب أثناء العواصف المطيرة، وفي المتوسط تحدث 44 صاعقة على الأرض كل ثانية. في الصورة ، تم تجميع أكثر من 60 صورة لالتقاط تدفق السحب الناتجة عن البرق في يوليو فوق كولورادو سبرينغز ، كولورادو ، الولايات المتحدة الأمريكية.

^{Composite Image Credit & Copyright: Adam Block and Tim Puckett}

ماذا لو رأينا كيف يبدو القمر مقابل مجرة المرأة المسلسلة (M31) ؟ التي تعد أقرب مجرة إلى مجرتنا درب التبانة بحيث تبعد عنا حوالي 2.5 مليون سنة ضوئية وتظهر في سمائنا عند رؤيتها بالعين المجردة كبقعة صغيرة، خافتة وغامضة لدرجة أن مراقبي السماء العاديين لا يستطيعون الاستمتاع بمنظرها المذهل والممتد في سماء أرضنا الليلية. 

في هذه الصورة المركبة تم وضع مجرة المرأة المسلسلة مقابل القمر لمقارنة الحجم الزاوي لهذه المجرة مع أحد أكثر المشاهد السماوية إشراقا و شيوعا، حيث أنه تم الجمع بين التعريض العميق للمرأة المسلسلة التي تلاحق مجموعات النجوم الزرقاء الجميلة في أذرعها الحلزونية البعيدة عن اللب الأصفر الساطع، مع القمر شبه الكامل.

 يظهر القمر بنفس المقياس الزاوي مغطيا حوالي نصف درجة في السماء، بينما من الواضح أن هذه المجرة تبدو أكبر عدة مرات من هذا الحجم. 

تجدر الإشارة إلى أن هذا التعريض العميق للمرأة المسلسلة يضم أيضًا مجرتين تابعتين ساطعتين ، M32 و M110 (أسفل ويمين M31).

في هذه الليلة سيقع حد القمر الاحدب المتزايد إلى الغرب مباشرة من خليج Sinus Iridum (خليج قوس قزح) .

هذه السمة الدائرية التي يبلغ  قطرها 155 ميلاً (249 كم) عبارة عن فوهة صدمية كبيرة غمرتها المياه البازلتية نفسها التي ملأت أكبر بكثير من بحر الأمطار إلى الشرق وبالتالي أخذت شكل مقبض دائري الشكل على الجهة الغربية. 

نتج أثر المقبض الذهبي ” Golden Handle” عن طريق ضوء الشمس المائل الذي ينور الجانب الشرقي لسلسلة جبال جورا البارزة المحيطة بالخليج في الشمال والغرب.

من الجدير ذكره أن خليج قوس قزح  شبه خالي من الحفر ، لكنه يستضيف مجموعة من الظُهرات الشمالية الشرقية أو “حواف التجاعيد” التي تم الكشف عنها في هذه المرحلة.

في حال كنت من محبي مراقبة القمر وكان القمر جارك الذي تلجأ إليه لتحدثه بكل ما بداخلك فمن المؤكد أنك ستلاحظ أن جزءه المضاء بنور الشمس يتفاوت تدريجيا من يوم لآخر .

الدورة القمرية أو الشهر القمري – عندما يمر القمر بجميع أطواره من مرحلة المحاق إلى البدر إلى المحاق مرة أخرى – تتم في 29.5 يوم . 

في هذه الصورة يمكن أن ترى أن القمر مكتمل في جميعها، لكن من أعلى اليسار إلى أسفل اليمين، تُظهر هذه الصور أطوار القمر خلال شهر قمري كامل في أغسطس 2019 من راغوزا ، صقلية ، إيطاليا ، من كوكب الأرض. 

بالنسبة لمشروع الدورة القمرية هذا، تعرض هذه اللوحات صورًا لمراحل القمر في أزواج بحيث يتم إقران كل صورة فردية مع صورة أخرى مفصولة بنحو 15 يومًا، أو ما يقارب نصف شهر قمري. ونتيجة لذلك ، تكمل الأجزاء المعاكسة المضاءة بنور الشمس القرص القمري ويسير خط الظل عند حدود الليل والنهار القمريين  بثبات عبر الجانب القريب المألوف للقمر. 

وللتأكد من استيعاب هذه اللوحات ما هي المرحلة القمرية التي قد تقترن بالقمر الليلة؟؟ 

سيستمر الاقتران الشهري القمري مع الكواكب الغازية العملاقة – المشتري وزحل- حيث انه بعد 24 ساعة من التحرك نحو الشرق سيتربع الأحدب المتزايد اللامع على بعد 3.6 درجة إلى الجنوب السماوي من زحل المصفر في السماء الجنوبية بعد فترة الغسق. 

 يتناسب القمر وزحل مع مجال رؤية المنظار وسيظهر كوكب المشتري الأكثر إشراقًا ويتمركز على يمين هذا الثنائي. 

بحلول الوقت الذي يتلاشى فيه القمر وزحل -قبل الساعة 1 صباحًا بالتوقيت المحلي بقليل- سينفصل القمر بعيدا عن زحل وسيقوم الدوران النهاري للسماء بخفض زحل نحو يمين القمر. 

تُظهر الصور الجديدة التي تم إنشاؤها باستخدام بيانات من المركبة الفضائية الهالكة كاسيني التابعة لناسا أن النصف الشمالي لقمر إنسيلادوس قد ظهر الجليد مؤخرًا على سطحه. تضيف هذه المعلومات الجديدة إلى النشاط المعروف في نصف الكرة الجنوبي ، حيث رصدت كاسيني أكثر من 100 من الينابيع الساخنة التي تنفث المياه الجليدية إلى الفضاء.

رصد الباحثون التغيرات الشمالية بعد النظر إلى وجود البصمات الحرارية لقمر إنسيلادوس، باستخدام ضوء الشمس المنعكس الذي تم تحليله بواسطة أداة قياس طيف الخرائط المرئية والأشعة تحت الحمراء من كاسيني ، أو VIMS.

“بفضل عيون الأشعة تحت الحمراء هذه [على كاسيني] ، يمكنك العودة بالزمن إلى الوراء والقول إن منطقة كبيرة واحدة في النصف الشمالي للقمر تبدو أيضًا شابة وربما كانت نشطة منذ وقت ليس ببعيد ، في الجداول الزمنية الجيولوجية ،” جابرييل توبي ، أحد المشاركين في الدراسة – كاتب وعالم VIMS في جامعة نانت في فرنسا ، في بيان ناسا.

قام الفريق بدمج بيانات VIMS مع الصور المرئية التي التقطتها كاسيني لإنشاء خريطة جديدة لقمر إنسيلادوس بأطوال موجية متعددة من الضوء، بالأشعة تحت الحمراء والمرئية. وتوصل الباحثون إلى أن هذه الخريطة تظهر أن إشارات الأشعة تحت الحمراء تتطابق مع النشاط الجيولوجي الأخير على القمر.

على سبيل المثال ، تتوافق البصمات الحرارية مع تشققات النمر الشهيرة بالقرب من القطب الجنوبي لإنسيلادوس وتجدر الإشارة إلى أن  تشققات النمر هذه تعتبر منصة إطلاق الينابيع الساخنة الخاصة بالقمر والتي ترسل الماء والمواد الأخرى من المحيط الجوفي لإنسيلادوس إلى الفضاء.

والأمر الذي زاد دهشة العلماء هو أن هذه الخريطة الجديدة تظهر أيضًا ملامح الأشعة تحت الحمراء في النصف الشمالي للقمر بحيث تشير البيانات إلى أن الظهور الجليدي حدث أيضًا في الشمال ، لكن كيف لم يتضح بعد. قال أعضاء الفريق إن التغييرات قد تكون بسبب المزيد من النفاثات الجليدية ، أو حركات الجليد البطيئة من خلال الشقوق في القشرة.

إنسيلادوس هو أحد أكثر الأماكن الواعدة للحياة الفضائية في النظام الشمسي حيث أنه بالإضافة إلى المحيط تحت السطحي والنشاط الجيولوجي الذي يتمتع به ، من المحتمل أن يكون للقمر مصدر طاقة يمكن للكائنات الاستفادة منه – ربما تكون التفاعلات الكيميائية مشابهة لتلك التي تحافظ على الحياة بالقرب من المخارج الحرارية المائية في أعماق البحار في الأرض.

لا توجد مهمة مستقبلية مخططة حتى الآن للانطلاق إلى إنسيلادوس ، على الرغم من أن العلماء قدموا فكرة لمهمة واحدة خلال عرض تقديمي نسقته الأكاديميات الوطنية الأمريكية للعلوم في 31 مارس إلا أنه في الوقت الراهن يجب على الباحثين الاعتماد على البيانات التي جمعتها البعثات القديمة.

سوف تكون كاسيني مساعدة مستمرة في توفير مثل هذه المعلومات حيث أن هذه البعثة جمعت بيانات حول زحل وأقماره العديدة لمدة 13 عامًا قبل أن يتم إهلاكها  ، بسبب انخفاض الوقود ، في عملية تدمير متعمدة في الغلاف الجوي السميك للكوكب الغازي العملاق. 

تُظهر ملاحظات كاسيني طويلة المدى كيف تغير الكوكب وأقماره بمرور الوقت ، مما يوفر أسئلة جوهرية للمركبات الفضائية المستقبلية لاستكشافه بمزيد من التفصيل.

نُشرت الدراسة الجديدة على الإنترنت الشهر الماضي في مجلة إيكاروس. قاد البحث روزين روبديل ، الباحث في مختبر علم الكواكب والديناميكا الجيولوجية في المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي (CNRS).

اكتسبت الهالة الشمسية – وهي الجزء الخارجي من الغلاف الجوي للشمس – على شكلها وعلى هذه الحرارة التي تصل إلى ملايين الدرجات المئوية بسبب المجال المغناطيسي للشمس . 

لطالما تم الافتراض بأن درجة الحرارة العالية في الهالة الشمسية  ناتجة عن عدد لا يحصى من انفجارات الطاقة المغناطيسية الصغيرة التي تسمى بالنانو فليرز (Nanoflarees) ، مدفوعة بالعملية الأساسية لإعادة الاتصال المغناطيسي، لكن اكتشف علماء الفلك الشمسي مؤخرا بواسطة مهمة (IRIS) نفاثات النانو السريعة جدا والمتفجرة ، والتي تعتبر العلامة المميزة للنانو فليرز (Nanoflares)  القائمة على إعادة الاتصال المؤدي إلى تسخين الهالة الشمسية. 

النانو فليرز (Nanoflares)  هي انفجارات صغيرة على الشمس لكن من الصعب اكتشافها وذلك لأنها سريعة وصغيرة جدًا، مما يعني أنه من الصعب التعرف عليها من خلال سطح الشمس المشرق.

في 3 أبريل 2014، خلال ما يُعرف بحدث المطر الإكليلي عندما تتساقط تيارات من البلازما المبردة من الهالة إلى سطح الشمس تبدو بحيث تبدو وكأنها شلال هائل تقريبًا ، لاحظ علماء الفلك الشمسي ظهور نفاثات ساطعة بالقرب من نهاية الحدث.

هذه الومضات المميزة هي نفاثات النانو  – وهي عبارة عن بلازما ساخنة تنتقل بسرعة كبيرة بحيث تظهر على الصور كخطوط رفيعة لامعة تُرى داخل الحلقات المغناطيسية على الشمس – و تعتبر نفاثات النانو دليلًا رئيسيًا على وجود النانو فليرز (Nanoflares)  .

يُعتقد أن نفاثات النانو قد بدأت من خلال عملية تعرف باسم إعادة الاتصال المغناطيسي حيث يتم إعادة تنظيم الحقول المغناطيسية الملتوية بشكل متفجر.

يمكن أن تؤدي عملية إعادة الاتصال إلى إعادة اتصال أخرى ، مما يؤدي إلى حدوث سيل من النفاثات النانوية في الهالة الشمسية ، وهي عملية يمكن أن تولد الطاقة التي تسخن الهالة.

قال المؤلف الرئيسي الدكتور باتريك أنتولين ، الباحث في جامعة نورثمبريا: “يمكن لخطوط المجال المغناطيسي المنحرفة أن تنكسر وتعيد الاتصال، وتنتج نانوفليرز (Nanoflares) في عمليات تشبه الانهيارات الجليدية”.

“ومع ذلك ، لا توجد ملاحظات مباشرة وفريدة من نوعها لمثل هذه النانوفليرز (Nanoflares) حتى الآن، وعدم وجود دليل قاطع يلقي بظلال من الشك على إمكانية حل لغز درجات الحرارة العالية جدا في الهالة الشمسية.”

تجمع صور IRIS عالية الدقة من خلال التركيز على جزء صغير من الشمس في وقت واحد، لذا فإن مراقبة أحداث معينة هي مزيج من التخمين المدروس وتركيز النظر في المكان المناسب في الوقت المناسب.

بمجرد تحديد نفاثات النانو على خلفية المطر الإكليلي ، قام الدكتور أنتولين وزملاؤه بالتنسيق مع مرصد ديناميكيات الطاقة الشمسية التابع لناسا ومرصد ناسا / جاكسا هينود للحصول على رؤية كاملة للشمس، وتأكيد ما إذا كانوا يكتشفون النفاثات النانوية أم لا و تأثيرها على الهالة.

جمع الباحثون بين الملاحظات العديدة والمحاكاة المتقدمة لإعادة إنشاء الأحداث التي رأوها على الشمس.

وأظهرت النماذج أن النفاثات النانوية كانت دليلاً واضحًا على إعادة الاتصال المغناطيسي والنانوفليرز (Nanoflares)، مما ساهم في التسخين الإكليلي في المحاكاة.

قال الدكتور أنتولين: “من خلال الملاحظات المنسقة متعددة النطاقات عالية الدقة ، اكتشفنا دليلًا على وجود نفاثات نانوية سريعة للغاية ومتفجرة ، وهي علامة مميزة للنانوفليرز (Nanoflares) القائمة على إعادة الاتصال مما يؤدي إلى التسخين الإكليلي”.

“وبالتالي نفاثات النانو هي الدليل الرئيسي  لحل لغز تسخين الهالة الشمسية  القائم على إعادة الاتصال المغناطيسي.”

وقال العلماء: “هناك المزيد من الدراسات التي يتعين القيام بها لتحديد وتيرة النفاثات النانوية في جميع أنحاء الشمس ، ومقدار الطاقة التي تساهم بها في تسخين الهالة الشمسية”.

“للمضي قدمًا ، يمكن لبعثات مثل NASA / ESA Solar Orbiter و Parker Solar Probe التابع لناسا تقديم مزيد من التفاصيل في العمليات التي تسخن الهالة الشمسية “. 

في نوع من الصدفة الكونية ، وجد الباحثون كوكبًا خارجيًا بحجم الأرض يدور في مداره حول نجمه كل 3.14 يومًا بحيث يدور حول نجمه بسرعة 291000 كيلومتر في الساعة (181000 ميل في الساعة) ، وتقدر درجة حرارة سطح الكوكب بحوالي 176 درجة مئوية (350 درجة فهرنهايت) ، وهي مناسبة تقريبًا لخبز فطيرة حقيقية.

تم العثور على هذا الكوكب في البيانات التي تم التقاطها عام 2017 بواسطة مهمة K2 الموسعة لتلسكوب الفضاء Kepler Space Telescope وتم تأكيدها باستخدام SPECULOOS ، وهي شبكة من التلسكوبات الأرضية. وصفت ورقة بحثية في المجلة الفلكية هذا الاكتشاف بعنوان: ” π (باي) الأرض: كوكب بحجم الأرض يدور حول نجمه كل  3.14 يومًا من مطبخ K2 يقدمه فريق SPECULOOS دافئًا.” مضيفا المؤلف المشارك جوليان دي فيت على ذلك : “الجميع بحاجة إلى القليل من المرح هذه الأيام”.

يمثل هذا الكوكب ، المصنف كـ K2-315b ، النظام الشمسي رقم 315 الذي تم اكتشافه في بيانات K2،  ويبلغ نصف قطره 95 بالمائة من قطر الأرض ، وبينما يُعتقد أنه عالم أرضي ، فإن مداره القريب ودرجات الحرارة المرتفعة الناتجة تجعله غير مضيفا أبدا للحياة على سطحه.

قال المؤلف الرئيسي براجوال نيراولا – طالب دراسات عليا في قسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا- : “سيكون هذا الجو حارًا جدًا بحيث لا يمكن العيش فيه” لكنه أضاف أنه قد يكون مرشحًا واعدًا لتحليل الغلاف الجوي بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي.

يقول نيراولا: “سيكون هناك المزيد من الكواكب المثيرة للاهتمام في المستقبل ، في الوقت المناسب تمامًا بالنسبة لـ JWST ، وهو تلسكوب مصمم لاستكشاف الغلاف الجوي لهذه العوالم الغريبة”. “باستخدام خوارزميات أفضل ، نأمل يومًا ما أن نتمكن من البحث عن كواكب أصغر، حتى ولو كانت صغيرة مثل المريخ.

ستبدأ الزيارات الشهرية للقمرمع الكواكب الغازية العملاقة – زحل والمشترى – مساء هذا اليوم ، ومع زيادة الظلام سيبرز لمعان المشتري على بعد 4.5 درجة إلى يسار الأحدب المتزايد في السماء الجنوبية. يتناسب القمر والمشتري مع مجال رؤية المناظير وسيظهر زحل باهتًا نوعًا ما في أعلى اليسار (شرقًا).
باقتراب حلول وقت غروب هذه الكواكب -بعد الساعة الثامنة مساء- سينزلق القمر شرقا ويكون قريبا اكثر من المشتري وفي نفس الوقت سيقوم الدوران النهاري للسماء برفع المشتري فوق القمر. سيعمل هذا الاقتران على تكوين صورة مجال عريض جميلة خاصة بوجود بعض المشاهد الامامية المثيرة للاهتمام .

عد إطلاق أول صورة لظل ثقب أسود فائق الكتلة في العام الماضي ، وجد الباحثون الذين قاموا بدراسة البيانات التي تم جمعها بواسطة مشروع مقراب أفق الحدث بين عامي 2009 و 2013 ، أن الظل يتأرجح في الواقع وقد تم تدويره بشكل كبير خلال العقد الماضي.

التذبذب هو مؤشر على التدفق الديناميكي للمواد التي تتسابق حول الثقب الأسود في قرص تراكم ، والتي تم تسخينها إلى مليارات الدرجات أثناء دورانها نحو الداخل.

 هذه القدرة على مراقبة العمليات الجارية بشكل مباشر في قرص التراكم بالقرب من الثقب الأسود قد تفتح الباب أمام فهم العديد من العمليات مثل توليد النفاثات النسبية والظواهر الأخرى ذات الطاقة العالية. 

قال ماسيك ويلجوس ، عالم الفلك في مركز هارفارد وسميثسونيان للفيزياء الفلكية والمؤلف الرئيسي لورقة بحثية في مجلة الفيزياء الفلكية: “نظرًا لأن تدفق المادة المتساقطة على الثقب الأسود مضطرب، يمكننا أن نرى أن الحلقة تتأرجح مع مرور الوقت”.

وأضاف أنه : “في الواقع ، نرى قدرًا كبيرًا من التباين هناك، ولا تسمح جميع النماذج النظرية لتدفق التراكم بهذا التنوع الكبير”. “مع حصولنا على المزيد من القياسات في المستقبل ، سنتمكن بثقة من وضع قيود على تلك النماذج واستبعاد بعضها.”

يقع هذا الثقب الأسود المعني  في قلب مجرة M87 الإهليلجية العملاقة ذات تريليون نجم في مجموعة كوكبة العذراء على بعد 54 مليون سنة ضوئية من الأرض وتقدر كتلة هذا الثقب الأسود المركزي بنحو 6.5 مليار كتلة الشمس. 

يتكون مقراب أفق الحدث من شبكة عالمية من التلسكوبات الراديوية المرتبطة إلكترونيًا والتي تعمل معًا كمقياس تداخل بحجم الأرض حيث كانت الصورة الشهيرة لظل الثقب الأسود التابع لمجرة M87 مبنية على نافذة مراقبة قصيرة نسبيًا لم تكن طويلة بما يكفي لإظهار الحركة على فترات زمنية قصيرة.

قال ويلغوس: “يمكن لـ مقراب أفق الحدث اكتشاف التغيرات في مورفولوجيا M87 على نطاقات زمنية قصيرة تصل إلى بضعة أيام ، لكن هندستها العامة يجب أن تكون ثابتة على نطاقات زمنية طويلة…..في عام 2019 ، رأينا ظل الثقب الأسود للمرة الأولى، لكننا لم نشاهد سوى الصور التي تم رصدها خلال نافذة مدتها أسبوع واحد، وهي أقصر من أن نرى الكثير من التغييرات.”

ولكن بدمج هذه البيانات مع الملاحظات السابقة التي تم إجراؤها عندما استخدم مقراب أفق الحدث عددًا أقل من المراصد المرتبطة، تمكن الباحثون من اكتشاف سلوك الظل على مدار العقد الماضي والذي أظهر تذبذبًا وتناوبًا واضحًا.

هذا التذبذب هو مؤشر مباشر على تدفق الغاز حول الثقب الأسود، ويسلط الضوء – حرفياً – على العمليات الديناميكية التي تحدث بالقرب من الثقب حيث تخلق الحقول المغناطيسية القوية اضطرابًا، وقد يوفر نظرة ثاقبة لظواهر أخرى غير مفهومة مثل توليد النفاثات النسبية.

قال ريتشارد أنانتوا ، باحث ما بعد الدكتوراة في CFA: “إن الشكل المورفولوجي للنفاثات النسبية – تدفق منخفض الكثافة للجسيمات والحقول النشطة للغاية ، على سبيل المثال ، هو المفتاح لفهم التفاعلات مع الوسط المحيط في مجرة ​​مضيفة للثقب الأسود”.

وأضاف أن ديناميكيات التذبذب المرئي ظل الثقب الأسود لمجرة M87  “ستسمح لنا بتقييد تدفق التراكم”. هذا مهم لأن “تدفق التراكم يحتوي على مادة مما يقترب بدرجة كافية من الثقب الأسود للسماح لنا بمراقبة تأثيرات الجاذبية القوية ، وفي بعض الحالات ، يسمح لنا باختبار التنبؤات من النسبية العامة.”