دانشمندان در باره دلیل داغ بودن خورشید نظریه‌ای جدید و سازگار [با مشاهدات]، مطرح کرده‌اند- یا به طور مشخص‌تر، نظریه‌ای در باره دلیل اینکه چرا جو فوقانی خورشید که دورترین جا نسبت به هسته ستاره ما محسوب می‌شود، تا این حد داغ است.

نظریه جدید می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا [ماهیت] بادهای خورشیدی، یعنی ذرات باردار جریان یافته از جو فوقانی خورشید را که می‌تواند با ماهواره‌ها تداخل پیدا کند و انرژی را به میدان مغناطیسی زمین منتقل کند، بهتر درک کنند.

دانشمندان دانشگاه اوتاگو در مقاله‌ای جدید که روز پنجشنبه در مجله «نیچر آسترونومی» (Nature Astronomy) منتشر شد، برای توضیح اینکه چرا این معما در نجوم خورشیدی وجود دارد، فرایند جدیدی را پیشنهاد می‌دهند: چرا جو بالایی خورشید از سطح آن به‌مراتب داغ‌تر است؟

از آنجایی که لبه بیرونی این گلوله عظیم گازی در جریان واکنش‌های حرارتی هسته‌ای که به همجوشی اتم‌های هیدروژن به اتم‌های هلیوم منجر می‌شود، بسیار داغ می‌شوند، سطح خورشید فوق‌العاده داغ است- حرارتی سوزان [برابر با] شش هزار درجه سلسیوس.

سطح خورشید در مقایسه با اتمسفر فوقانی خورشید یا تاج، [یعنی ساختاری از] پیچک‌های نامنظم پلاسمایی که طی ماه‌گرفتگی کامل در اطراف لبه ماه دیده می‌شوند و در محدوده چند صد کیلومتری تا پنج میلیون کیلومتر بالای سطح‌اند، نسبتا معتدل محسوب می‌شود.

دمای تاج به طور معمول بیش از یک میلیون درجه سلسیوس است و دانشمندان بر این باورند فرایندی که این گرمای شدید را در این فاصله زیاد از هسته خورشید ایجاد می‌کند، ممکن است قدرت جریان باد خورشیدی از خورشید را تعیین کند. 

جاناتان اسکوایر، نویسنده اصلی این مطالعه، در اظهاراتی گفت: «ما از روی اندازه‌گیری‌ها و بر اساس نظریه می‌دانیم که جهش ناگهانی دما با میدان‌های مغناطیسی که از سطح خورشید بیرون می‌آیند، مرتبط است. اخترفیزیکدانان برای توجیه این حرارت و در مورد اینکه میدان مغناطیسی چگونه می‌تواند به گرما تبدیل شود، دیدگاه‌های مختلفی دارند، اما اکثر این نظریه‌ها در توضیح برخی از جنبه‌های مشاهداتی مشکل دارند.

فرضیه‌هایی از جمله [فرضیه مبتنی بر] نوعی [جریان] آشفته که با نام جریان آشفته «آلفوِنی» شناخته می‌شود و مشاهدات فضاپیماها آن را تایید کرده است، انتقال انرژی به سمت بیرون خورشید را تبیین می‌کند. اما این فرضیه‌ها با [آن دسته از] مشاهداتی که [نشان می‌دهند] یون‌ها -هسته‌های هیدروژن، هلیوم و اتم‌های اکسیژن که از الکترون‌های خود خالی شده‌اند- فوق‌العاده داغ می‌شوند، در حالی که الکترون‌ها در تاج نسبتا سرد باقی می‌مانند، سازگاری ندارند.

فرضیه‌ای شامل نوعی موج مغناطیسی معروف به امواج یون-سیکلوترون با فرکانس بالا می‌تواند اختلاف حرارت بین یون‌ها و الکترون‌ها را توضیح دهد، اما دانشمندان علت روشنی برای [وجود] چنین امواجی پیدا نکرده‌اند.

اما دکتر اسکوایر و همکارانش در مقاله جدید استدلال می‌کنند که هم امواج آشفته و هم امواج مغناطیسی دو بخش از یک فرایند بزرگ‌تر و یکپارچه داغ کردن تاج‌اند. دانشمندان از طریق پدیده‌ای که آن را سد مارپیچی می‌نامند، این نظریه را مطرح می‌کنند که فرایند [جریان] آشفته با بسامد پایین، مسیر انرژی الکترون‌ها را به سمت ایجاد امواج یون-سیکلوترون که در ادامه یون‌ها را داغ می‌کند، تغییر می‌دهند.

دانشمندان سپس این فرضیه را با استفاده از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای شش‌بعدی آزمودند و دریافتند که ساختارهای میدان مغناطیسی و جریان گردابی و حرکت چرخشی گازی تولید شده، تقریبا نزدیک به [داده‌های] مشاهداتی موجود از تاج خورشیدی‌اند که فضاپیمای کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا ثبت کرده است. این کاوشگر در ماه دسامبر برای نخستین بار از تاج خورشیدی عبور کرد.

دکتر رومن میراند، یکی از نویسندگان این مطالعه، می‌گوید دانشمندان [با این یافته جدید]، افزون بر اینکه به درک بهتری از فیزیک [مربوط به] تاج خورشیدی دست پیدا کنند، از [آن دسته از] رخدادهای آب‌وهوای فضایی هم که ممکن است بر فضاپیماهای نزدیک زمین اثر بگذارند، درک بهتری خواهند یافت و می‌توانند [این رخدادها را] پیش‌بینی کنند.

او در اظهاراتی گفت: «دینامیک تاج خورشیدی می‌تواند اثرات بسیار محسوسی روی زمین داشته باشد. شاید بتوانیم با درک بهتر فیزیک پایه‌ای آن، مدل‌های بهتری برای پیش‌بینی آب‌وهوای فضایی در آینده بسازیم؛ از این رو امکان اجرای استراتژی‌های ایمنی و حفاظتی که می‌توانند -به معنای واقعی کلمه- از بروز میلیاردها دلار خسارت جلوگیری کنند، فراهم می‌شود.»