नए अध्ययन से सूर्य के बाहरी वायुमंडल (सौर कोरोना) के रहस्यमय रूप से अधिक गर्म होने के निदान का मार्ग प्रशस्त हुआ

सूर्य के बाहरी वायुमंडल या कोरोना में छिपी अशांति का पता लगाने का एक नया तरीका वैज्ञानिकों को इस लंबे समय से चले आ रहे रहस्य के बारे में नई जानकारी हासिल करने में मदद कर सकता है कि कोरोना सूर्य की दृश्य सतह की तुलना में बहुत अधिक गर्म क्यों है।

सूर्य का बाहरी वायुमंडल यानी कोरोना चुंबकीय संरचनाओं से भरा हुआ है जो तरंगों के प्रवाह के साथ लगातार हिलतस रहतस है। इनमें सबसे आम हैं अनुप्रस्थ चुंबकीय जलगतिकीय (एमएचडी) तरंगें, जिन्हें अक्सर अल्फ़वेनिक या किंक तरंगें कहा जाता है। ये तरंगें इन चुंबकीय संरचनाओं के साथ बाहर की ओर बढ़ते हुए कोरोना की संरचनाओं को अगल-बगल दोलन कराती हैं।

स्पेक्ट्रोस्कोपी के अनुसार ऐसी तरंगें प्रत्यावर्ती लाल और नीले डॉप्लर शिफ्ट उत्पन्न करती हैं, जो चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत अनुप्रस्थ गतियों के कारण प्रेक्षक की ओर और उससे दूर जाने वाले प्लाज्मा के संकेत हैं। हालांकि, क्या ये प्रसारित अनुप्रस्थ तरंगें कोरोनल स्पेक्ट्रल रेखाओं के आकार को भी संशोधित कर सकती हैं, जिससे अन्यथा गाऊसी प्रोफाइल में मापने योग्य विषमताएं उत्पन्न हो सकती हैं, यह अभी तक अवलोकन के आधार पर स्पष्ट रूप से स्थापित नहीं हुआ है।

कोरोना और परिवर्तन क्षेत्र के पिछले प्रेक्षणों से स्पेक्ट्रल रेखाओं में सर्वव्यापी नीले रंग की विषमताएं प्रकट हुई हैं। इन्हें मुख्यतः चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के अनुदिश ऊपर की ओर प्रवाह, जेट या द्रव्यमान गति के संकेत के रूप में व्याख्यायित किया गया है। इसके विपरीत, अनुप्रस्थ तरंगों को अक्सर लगभग असंपीड्य माना जाता है और इसलिए उनसे मजबूत रेखा प्रोफ़ाइल विषमताएं उत्पन्न होने की अपेक्षा नहीं की जाती है। परिणामस्वरूप, स्पेक्ट्रल विषमताओं में उनके संभावित योगदान पर बहुत कम ध्यान दिया गया है।

विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के स्वायत्त संस्थान- आर्यभट्ट प्रेक्षण विज्ञान शोध संस्थान (एआरआईएस) नैनीताल और भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान (आईआईटी) दिल्ली द्वारा किए गए एक हालिया अध्ययन में इस प्रश्न की जांच के लिए उन्नत त्रि-आयामी एमएचडी सिमुलेशन को फॉरवर्ड मॉडलिंग के साथ मिलाकर उपयोग किया गया। एआरआईएस की पीएचडी छात्रा सुश्री अंबिका सक्सेना और आईआईटी दिल्ली के भौतिकी विभाग के प्रोफेसर वैभव पंत ने अनुप्रस्थ काट में घनत्व असमानताओं वाले एक खुले क्षेत्र के कोरोनल क्षेत्र का सिमुलेशन किया। निचली सीमा पर अनुप्रस्थ तरंगें उत्पन्न की गईं और उन्हें संरचित चुंबकीय क्षेत्र के अनुदिश ऊपर की ओर प्रसारित होने दिया गया। उन्होंने फॉरवर्ड मॉडलिंग का उपयोग करते हुए गणना की कि प्लाज्मा उत्सर्जन आमतौर पर देखी जाने वाली कोरोनल स्पेक्ट्रल लाइन, Fe XIII 10749 Å में कैसे दिखाई देगा।

चित्र 1 : सिमुलेशन का प्रारंभिक बिंदु। यह छवि दर्शाती है कि शुरुआत में प्लाज्मा किस प्रकार व्यवस्थित है। ऊपर की दिशा सौर वायुमंडल में ऊंचाई को दर्शाती है, जबकि असमान पैटर्न संरचना में घनत्व की भिन्नताओं को दर्शाता है।

एस्ट्रोफिज़िकल जर्नल में प्रकाशित अध्ययन में किए गए सिमुलेशन से एक सुसंगत पैटर्न सामने आया। जब अनुप्रस्थ तरंगें एक संरचित चुंबकीय प्लूम (किसी खगोलीय पिंड की सतह से अंतरिक्ष में निकलने वाले पदार्थ—जैसे जल वाष्प, बर्फ के कण या प्लाज्मा) के अनुदिश फैलती हैं, तो संरचना के भीतर प्लाज्मा एकसमान रूप से गति नहीं करता है। प्लूम के अनुप्रस्थ काट में घनत्व में भिन्नताएं होती हैं, और जैसे-जैसे तरंग विकसित होती है, यह चरण मिश्रण के माध्यम से तेजी से सूक्ष्म संरचना उत्पन्न करती है। यह प्रक्रिया अशांति के विकास की ओर ले जाती है, जिससे चुंबकीय संरचना के भीतर छोटे पैमाने पर वेग और घनत्व संरचना का निर्माण होता है।

सौर कोरोना की प्रकाशीय विरलता के कारण संरचना के कई भागों से निकलने वाला उत्सर्जन दृष्टि रेखा के अनुदिश एक दूसरे पर आ जाता है। विभिन्न क्षेत्र एक ही समय में अलग-अलग वेग से गति करते हैं। जब यह उत्सर्जन संयुक्त होता है, तो परिणामी स्पेक्ट्रल रेखा पूर्णतः सममित नहीं रह जाती। इसके बजाय, इसमें नीले और लाल रंग की वैकल्पिक विषमताएं विकसित होती हैं जो तरंग के यात्रा करने के साथ समय और ऊंचाई में बदलती रहती हैं।

चित्र 2 : त्रिज्या ऊंचाई के साथ वर्णक्रमीय विषमता का विकास। पैनल (1) और (2) सिम्युलेटेड कोरोना में दो अलग-अलग ऊंचाइयों पर लिए गए स्नैपशॉट दिखाते हैं। ये मानचित्र दर्शाते हैं कि विभिन्न गतियों से गतिमान प्लाज्मा प्रेक्षित संकेत में कैसे योगदान देता है। ये पैटर्न प्रसारित तरंग द्वारा उत्पन्न जटिल गतियों को दर्शाते हैं।

महत्वपूर्ण बात यह है कि ये विषमताएं अनुप्रस्थ तरंग गतिकी, अनुप्रस्थ काट की असमानताओं और तरंग-प्रेरित अशांति के विकास के संयुक्त प्रभावों से स्वाभाविक रूप से उत्पन्न होती हैं। अनुकरणित विषमताएं रेखा शिखर तीव्रता के लगभग 20 प्रतिशत तक पहुंच सकती हैं, जिनकी स्पष्ट द्वितीयक गति 30 से 40 किमी प्रति सेकंड होती है। इसके अलावा, वैकल्पिक लाल-नीला पैटर्न स्वयं तरंग के अनुरूप गति से बाहर की ओर फैलता है।

ये परिणाम दर्शाते हैं कि केवल अनुप्रस्थ एमएचडी तरंगों के संचरण से ही व्यवस्थित प्रत्यावर्ती वर्णक्रमीय विषमताएं उत्पन्न हो सकती हैं। डीकेआईएसटी जैसी सुविधाओं से प्राप्त उच्च स्थानिक और वर्णक्रमीय रिज़ॉल्यूशन के साथ, इस घटना का अवलोकन शीघ्र ही संभव हो सकता है, जिससे सौर कोरोना में तरंग-चालित गतिकी का एक नया निदान प्राप्त होगा।

प्रकाशन लिंक : https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae2482

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