جیا هوانگ، محقق علوم فضایی دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، می گوید: «این بسیار عجیب است که چرا تاج خورشیدی، با اینکه از هسته خورشید دور است، اما بسیار داغتر است!»

گرمای سطح خورشید در حدود ۵۵۰۰ درجه سانتیگراد است، در حالی که تاج نازک آن می تواند تا یک میلیون و صد درجه گرم شود. این معما به عنوان مساله گرمایش تاج شناخته می‌شود و ستاره‌شناسان از اواسط دهه ۱۸۰۰ تاکنون برای حل آن تلاش کرده‌اند.

هوانگ می‌گوید:«به زبان ساده، حل این مشکل می‌تواند به ما کمک کند تا خورشیدمان را بهتر بشناسیم. درک بهتر فیزیک خورشیدی برای پیش‌بینی آب و هوای فضا و در نتیجه محافظت از انسان‌ها ضروری است. به علاوه، خورشید تنها ستاره‌ای است که می‌توانیم کاوشگرها را به آنجا بفرستیم. زیرا بقیه ستارگان بسیار دور هستند. بنابراین، شناخت خورشید می‌تواند به ما در شناخت ستاره‌های دیگر در جهان کمک کند.»

تاریخچه مختصری از مساله گرمایش تاج

در طول خورشید گرفتگی کامل سال۱۸۶۹ ( هم ترازی خورشید و ماه و زمین، که جلوی نور خورشید بطور کامل گرفته شد)، دانشمندان توانستند تاج کم نور خورشید را مشاهده کنند. این مشاهدات یک ویژگی را در تاج نشان داد و آنها این پدیده را به عنوان شاهدی از حضور یک عنصر جدید در نظر گرفتند: کرونیوم یا تاج(). تئوری‌های پیشرفته مکانیک کوانتومی بیش از ۶۰ سال بعد نشان داد که این "عنصر جدید"، همان آهن ساده قدیمی است، که تا دمایی بالاتر از دمای سطح خورشید گرم شده است.

این توضیح جدید برای اندازه‌گیری‌های معماگونه در سال ۱۸۶۹، اولین نشانه دیده شده از دمای بسیار بالای تاج بود و چندین دهه‌ مطالعه بر روی آن انجام شد تا بفهمیم چگونه پلاسما اینقدر داغ شده است. به بیان دیگر، انرژی تاج خورشیداز کجا می‌آید و چطور به این حرارت می‌رسد؟

هوانگ می‌گوید: «با وجودی که نظریه‌های زیادی دراین‌باره داریم و تمام جامعه(نجوم) بسیار مشتاقانه بر روی آن کار می‌کنند، اما مطمئناً می‌دانیم که این مسئله هنوز حل نشده است.»

در حال حاضر دو فرضیه اصلی وجود دارند که چگونه انرژی خورشید، تاج را گرم می‌کند: حرکت امواج و پدیده‌ای انفجاری به نام شعله‌های نانو(nanoflares).

نظریه اول: امواج آلفون

سطح خورشید مانند دیگ آب جوش می‌جوشد و حباب می‌زند. با ایجاد جریان همرفتی(بالا آمدن مواد داغ و فرورفتن مواد خنک‌تر)، میدان مغناطیسی عظیمی در اطراف خورشید ایجاد می‌شود. این میدان مغناطیسی می‌تواند به شکل امواج خاصی که به آن امواج آلفون می‌گویند، حرکت کرده و تکان بخورد؛ و به پروتون‌ها و الکترون‌های بالای سطح خورشید فشار می‌آورد. امواج آلفون یک پدیده شناخته شده است و حتی فیزیکدانان پلاسما، آنها را در آزمایشات روی زمین دیده‌اند. ستاره‌شناسان فکر می‌کنند ذرات باردار تحریک شده توسط این پدیده ممکن است انرژی را به تاج انتقال دهند و آن را تا چنین دمای حیرت‌انگیزی گرم کنند.

نظریه دوم: نانوشعله‌ها

توضیح احتمالی دیگر کمی دراماتیک‌تر است و به نوعی مانند این است که خورشید یک نوار لاستیکی غول پیکر را می‌شکند. همانطور که پلاسمای خورشید می‌چرخد و در لایه بالایی آن به گردش در می‌آید، خطوط میدان مغناطیسی این ستاره را به شکل‌های گره‌دار و درهم می‌پیچاند. نهایتا این خطوط دیگر نمی‌توانند آن استرس را تحمل کنند. هنگامی که آنها بیش از حد پیچ خورده‌اند، در یک رویداد انفجاری به نام اتصال مجدد مغناطیسی به هم می‌چسبند. این ذرات باردار به اطراف فرستاده شده و آنها گرم می‌شوند؛ و این اتفاقی است که انرژی را به تاج می‌رساند و از آن به عنوان نانوشعله یاد می‌شود. ستاره‌شناسان نمونه‌هایی از شعله‌های نانو را با تلسکوپ‌ها و ماهواره‌های فضایی مدرن مشاهده کرده‌اند.

معمای گرمایش تاج همچنان ادامه دارد

همانطور که معمولا در طبیعت اتفاق می‌افتد، به نظر می‌رسد که خورشید به سادگی امواج آلفون یا شعله‌های نانو تولید نمی‌کند. بلکه به احتمال زیاد هر دو کار را انجام می‌دهد. فقط ستاره‌شناسان نمی‌دانند که هر یک از این اتفاقات چند بار روی می‌دهد.

اما دانشمندان ممکن است خیلی زود به جوابهای خوبی دست پیدا کنند. کاوشگر خورشیدی پارکر که در سال ۲۰۱۸ پرتاب شد، هنوز در حال انجام ماموریت خود یعنی لمس خورشید است و بیش از هر زمان دیگری به ستاره منظومه ما نزدیک می‌شود. این کاوشگر در حال حاضر نزدیک به قسمت‌های بیرونی تاج، در حال پرواز است و از نزدیک در حال نگاه کردن به حرکات ذراتی است که ممکن است مسئول این دمای بالا باشند. همچنین این کاوشگر در حین ماموریت خود یکبار از اتمسفر خورشیدی عبور کرده و قرار است چند سال دیگر به چرخش خود ادامه دهد تا اطلاعات کلیدی برای کمک به دانشمندان برای حل مساله گرمایش تاج را یکبار برای همیشه فراهم کرده و این مساله را حل کند.

هوانگ می گوید: "من کاملا مطمئن هستم که در دهه آینده پیشرفت بزرگی در این زمینه خواهیم داشت."