دانشمندان نوسانات پیچیده سیگنال اشعه ایکس نرم را بازتولید کردند

محققان دانشگاه متروپولیتن توکیو در ژاپن از روش‌های عددی برای مدل‌سازی تغییرات مشاهده‌شده در سیگنال‌های اشعه ایکس نرم شناسایی‌شده توسط ماهواره‌های اشعه ایکس استفاده کرده‌اند. آن‌ها داده‌های تلسکوپ سوزاکو را تجزیه‌وتحلیل و آن را با مدل‌سازی بادهای خورشیدی در تعامل با بالاترین بخش‌های جَو مقایسه کردند و موفق شدند نحوه تغییر سیگنال با حرکت مداری ماهواره را ثبت کنند که برای پیش‌بینی آزمایش‌های ماهواره‌ای آینده کاربرد دارد.

در دهه ۱۹۹۰ میلادی، تلسکوپ اشعه ایکس ماهواره‌ای روسات (ROSAT) آلمان شروع به شناسایی تغییرات زیادی در سیگنال‌ها در بخش نرم اشعه ایکس طیف کرد که یک روز یا بیشتر طول کشید. این تغییرات شبیه شار (flux) فراوان اشعه‌های ایکس نرم از دنباله‌دار هایاکوتاکه (Hyakutake) بود که در همان زمان کشف شد. گمان می‌شد تغییرات به دلیل باد خورشیدی، شار ذرات بارداری که از خورشید می‌آیند و نحوه تعامل آن‌ها با یون‌های خنثی در بالاترین قسمت‌های جَو (ژئوکورونا) است.

باد خورشیدی یا توفان خورشیدی جریانی از ذرات یونی (پلاسما) انرژی‌داری است که از طرف خورشید در تمام جهات به فضا ساطع می‌شود.

مشاهدات دقیق‌تر در دهه ۲۰۰۰ میلادی، طیف‌های گویای این رویدادها را تأیید کرد که به‌عنوان رویدادهای تبادل بار باد خورشیدی (SWCX) شناخته می‌شوند و این سازوکار (مکانیسم) به طور گسترده پذیرفته شد؛ با این حال، مدل‌سازی اینکه چگونه باد خورشیدی باعث اندازه‌گیری‌های انجام‌شده توسط تلسکوپ‌های مداری می‌شود، بسیار دشوارتر بود. این امر مستلزم ثبت موفقیت‌آمیز ورود رویدادهای باد خورشیدی، نحوه تعامل ذرات باردار با اتم‌های خنثی و چگونگی تأثیر آن بر مگنِتوسفر (مغناطیس‌سپهر، مرز میدان مغناطیسی زمین با بادهای خورشیدی) همچنین چگونگی ترکیب این پدیده‌ها با هم و ایجاد تغییر در سیگنال مشاهده‌شده در طول زمان و فضا توسط ماهواره‌ها است.

اکنون، تیمی به سرپرستی یوشیرو اِزوئه (Yuichiro Ezoe)، دانشیار دانشگاه متروپولیتن توکیو، با موفقیت این جنبه‌ها را گرد هم آورده‌اند تا مدلی را محقق سازند که می‌تواند با موفقیت نحوه تغییر سیگنال در طول زمان را بازتولید کند. تمرکز این تیم روی داده‌های تلسکوپ ماهواره‌ای اشعه ایکس سوزاکو بود که در سال ۲۰۰۵ میلادی از سوی آژانس کاوش‌های هوافضای ژاپن به فضا پرتاب شد. سوزاکو برخلاف سایر ماهواره‌ها در مدار پایین‌تری قرار دارد که باعث می‌شود بتواند قله‌های قطبی مگنتوسفر (جایی که بادهای خورشیدی به‌شدت در حال منحرف‌شدن هستند) را مشاهده کند. نکته برجسته کار این تیم، غیر از گردآوری گستره وسیع رویدادهای اخترفیزیکی، نحوه ترسیم آن بر روی داده‌های واقعی است.

این مدل مطابقت دقیقی با داده‌های تجربی داشت و سیگنال مشاهده‌شده را تا دو برابر بازتولید می‌کرد که در این زمینه یک شاهکار به‌شمار می‌آید. علاوه بر این، محققان توانستند تغییرات شدید در سیگنال را در زمانی که خط دید ماهواره با قله‌های قطبی همسو می‌شد، بازتولید کنند. استثناهای چشمگیری وجود داشت؛ مانند زمانی که یک توفان ژئومغناطیسی بزرگ مشاهده شد.