Aditya-L1 dan Proba-3 Menjejaki Dua Letusan Matahari, Mendedahkan Corak Tenaga yang Berbeza

Dua letusan, dua kisah tenaga yang sangat berbeza

Dua letusan matahari yang diperhatikan pada 14 dan 16 September 2025 memberi peluang kepada saintis di Bengaluru dan rakan usaha sama antarabangsa mereka untuk meneliti dengan lebih dekat bagaimana bahan yang terlepas daripada Matahari membahagikan tenaganya antara pergerakan, haba dan medan magnet. Letusan yang lebih pantas bergerak kira-kira 645 kilometer sesaat. Letusan yang lebih perlahan bergerak kira-kira 145 kilometer sesaat, namun menunjukkan pengembangan awal yang lebih kuat dan bahagian tenaga dalam bentuk haba yang semakin meningkat.

Para penyelidik menggabungkan pemerhatian serentak daripada Aditya-L1 milik India dan Proba-3 milik Agensi Angkasa Eropah. Instrumen mereka memerhatikan hampir kawasan yang sama berhampiran Matahari, tetapi mengumpulkan jenis maklumat yang berbeza: satu mengukur spektrum cahaya daripada gas panas, manakala satu lagi menghasilkan imej yang menunjukkan bentuk dan pergerakan letusan itu.

Saintis di Institut Astrofizik India (IIA), yang bekerjasama dengan ahli fizik suria dari Eropah dan Amerika, menggunakan ukuran saling melengkapi itu untuk menganggarkan jisim, ketumpatan dan tenaga letusan berkenaan. Kajian pemerhatian korona menggunakan koronagraf yang diselaraskan mereka, yang diterima untuk diterbitkan dalam Astronomy & Astrophysics, membentangkan pemerhatian serentak pertama bagi lontaran jisim korona oleh kedua-dua instrumen ini.

Lontaran jisim korona, atau CME, ialah pelepasan plasma dan medan magnet daripada atmosfera luar Matahari, yang dipanggil korona. Plasma ialah gas yang elektronnya telah terpisah daripada atom. Memahami apa yang berlaku kepada bahan ini berhampiran Matahari membantu saintis menjelaskan perkembangan sesuatu letusan ketika ia bergerak ke angkasa lepas.

Kedua-dua peristiwa itu menawarkan perbandingan yang berguna: CME yang lebih pantas bergerak kira-kira 4.4 kali lebih laju berbanding yang lebih perlahan, tetapi perbezaan antara kedua-duanya bukan sekadar kelajuan. Perubahan ketumpatan dan tenaga menunjukkan sebab imej dan pengukuran gas panas saling melengkapi.

Bagaimana instrumen berkongsi pandangan

Koronagraf Garis Pancaran Tampak Aditya-L1, yang dikenali sebagai VELC, mengkaji korona pada jarak kira-kira 1.05 hingga 1.5 jejari suria dari pusat Matahari. Persatuan Kapal Angkasa untuk Penyiasatan Korona Matahari secara Polarimetrik dan Pengimejan, atau ASPIICS, milik Proba-3, membuat pemerhatian pada jarak kira-kira 1.1 hingga 3 jejari suria.

Jejari suria ialah jarak dari pusat Matahari ke permukaan tampaknya. Oleh itu, kawasan pemerhatian kedua-dua instrumen bertindih pada jarak kira-kira 1.1 hingga 1.5 jejari suria, tepat di atas permukaan itu. Pertindihan ini membolehkan para penyelidik membandingkan ukuran bagi letusan yang sama ketika ia masih berhampiran tempat asalnya.

Koronagraf menghalang cahaya terang permukaan Matahari supaya korona di sekelilingnya yang jauh lebih malap dapat dilihat. Proba-3 melakukannya dengan dua kapal angkasa yang terbang pada jarak kira-kira 150 meter antara satu sama lain. Satu kapal angkasa menghasilkan bayang-bayang pada kapal yang satu lagi, lalu mewujudkan gerhana buatan untuk instrumen pemerhatian.

VELC, yang dibangunkan oleh IIA dengan kerjasama Pertubuhan Penyelidikan Angkasa India (ISRO), menyediakan pemerhatian spektroskopi. Spektroskopi memisahkan cahaya mengikut panjang gelombang, membolehkan saintis mengkaji isyarat tertentu daripada bahan panas. ASPIICS pula menghasilkan imej dalam cahaya putih dan dalam garis pancaran hijau daripada korona.

Mengapa peringkat terawal sukar diukur

Korona dalaman sukar digunakan untuk menjejaki letusan kerana bahan yang terlepas dan malap perlu diperhatikan berhampiran cakera Matahari yang cemerlang. Instrumen angkasa lepas terdahulu hanya berjaya secara terhad dalam menjejaki perkembangan awal CME yang malap, menyebabkan jurang dalam pengukuran perubahan tenaga letusan.

ISRO menjelaskan nilai penggabungan instrumen tersebut dalam kenyataan yang dikeluarkan pada 16 Oktober 2026. Agensi itu menerangkan bahawa VELC menyediakan spektroskopi, manakala ASPIICS menghasilkan imej hampir bahagian korona yang sama:

Pemerhatian bersama ini memberikan pemahaman lebih mendalam tentang evolusi CME berbanding pemerhatian daripada sebuah kapal angkasa sahaja.

Para penyelidik meneliti pemerhatian dari Julai hingga Disember 2025. Dalam tempoh itu, mereka mengenal pasti hanya dua CME yang direkodkan serentak oleh kedua-dua instrumen, iaitu pada 14 dan 16 September. VELC merakam kedua-duanya pada peringkat awal, dengan menyediakan ukuran yang melengkapi imej ASPIICS.

Perkara yang didedahkan oleh imej dan spektrum

Pemerhatian cahaya putih ASPIICS membolehkan pasukan itu menganggarkan jisim dan isipadu letusan, serta ketumpatan bilangannya. Ketumpatan bilangan menerangkan jumlah zarah dalam isipadu tertentu. Menjejaki kuantiti ini ketika letusan bergerak naik membantu menunjukkan sama ada bahannya semakin tersebar dan menjadi lebih cair.

Imej tersebut turut memberikan anggaran bentuk dan pergerakan CME. Ukuran itu digunakan dalam pengiraan tenaga kinetik, iaitu tenaga yang dibawa oleh bahan bergerak. Jisim dan kelajuan kedua-duanya penting: letusan yang lebih berjisim membawa lebih banyak tenaga kinetik pada kelajuan yang sama, manakala peningkatan kelajuan memberi kesan yang amat kuat.

VELC memerhatikan garis pancaran hijau daripada besi yang dikenali sebagai Fe XIV, pada panjang gelombang 5303 angstrom. Isyarat ini datang daripada gas bersuhu kira-kira dua juta darjah. Spektrumnya membolehkan anggaran bebas dibuat bagi ketumpatan bilangan elektron, tenaga terma dan jangkauan sisi letusan itu, iaitu lebarnya merentasi arah penglihatan.

Instrumen itu juga mengukur ukuran pancaran, iaitu kuantiti yang berkait dengan jumlah dan ketumpatan bahan panas yang menyumbang kepada cahaya yang diperhatikan. Para penyelidik menggunakannya bersama andaian tentang kawasan yang memancarkan cahaya untuk menganggarkan sifat fizikal plasma.

Anggaran jisim dan tenaga terma yang diperoleh daripada ASPIICS dan VELC menunjukkan persetujuan yang baik walaupun kaedah pemerhatian, andaian geometri dan pengiraan fizikalnya berbeza. Persetujuan antara kaedah bebas memberikan semakan berguna bagi kuantiti yang sukar diukur secara langsung.

Letusan lebih pantas membawa haba yang agak sedikit

CME pada 14 September bergerak pada kira-kira 645 kilometer sesaat. Tenaga kinetik dan tenaga magnet yang dianggarkan adalah setanding, manakala tenaga terma jauh lebih rendah. Tenaga terma menerangkan tenaga yang berkaitan dengan pergerakan zarah dalam gas, bukannya pergerakan letusan secara keseluruhan.

Makalah penyelidikan itu meletakkan tenaga terma hampir dua tertib magnitud di bawah tenaga kinetik, atau kira-kira satu perseratus daripadanya; penerangan umum mengenai dapatan itu menyatakan jumlahnya sekitar 1% daripada keseluruhan tenaga. Perbandingan khusus dalam makalah itu adalah antara haba dengan pergerakan.

Sepanjang perkembangan awal letusan ini yang diperhatikan, komponen terma yang agak kecil menunjukkan pemanasan plasma yang terhad. Jauh lebih banyak tenaga berkaitan dengan pergerakan keluar dan medan magnetnya berbanding haba.

Letusan lebih perlahan mengembang dengan lebih kuat

CME pada 16 September bergerak kira-kira 145 kilometer sesaat. Ketumpatannya menurun dengan lebih ketara mengikut ketinggian berbanding ketumpatan peristiwa pada 14 September, menunjukkan pengembangan awal yang lebih kuat. Apabila bahan itu memenuhi isipadu yang lebih besar, jumlah zarah dalam setiap unit ruang berkurangan.

Pengembangan dan kelajuan gerakan ke luar menggambarkan aspek letusan yang berbeza. CME boleh bergerak menjauhi Matahari dengan lebih perlahan sambil tersebar dengan lebih kuat. Mengukur kedua-duanya membantu menjelaskan perubahan awan itu, dan bukannya menggambarkannya dengan satu nilai kelajuan sahaja.

Letusan yang lebih perlahan itu turut menunjukkan corak tenaga yang berbeza. Tenaga terma meningkat sehingga setanding dengan tenaga kinetiknya. Dalam kes ini, haba menjadi bahagian besar dalam imbangan tenaga yang diukur sepanjang tempoh pemerhatian.

Bagi kedua-dua CME, tenaga magnet yang dianggarkan kekal setanding atau lebih tinggi daripada tenaga kinetik pada ketinggian yang diperhatikan. Tenaga magnet ialah tenaga yang berkaitan dengan medan magnet yang dibawa oleh bahan yang meletus. Para penyelidik mengiranya menggunakan sifat CME yang diperhatikan dan andaian berasaskan fizik yang dikekang oleh pemerhatian tersebut.

Perbandingan ini menunjukkan nilai mengukur beberapa sifat secara bersama. Kelajuan serta-merta membezakan kedua-dua peristiwa itu, tetapi pengukuran ketumpatan dan terma mendedahkan satu lagi perbezaan: letusan yang lebih perlahan mengembang dengan lebih kuat dan membentuk komponen terma yang jauh lebih besar berbanding pergerakannya.

Daripada pelancaran misi kepada pemerhatian bersama

Kedua-dua misi sampai ke angkasa lepas menggunakan kenderaan pelancar India, walaupun susunan pemerhatian Matahari yang digunakan berbeza. Aditya-L1 ialah misi suria khusus pertama India. Proba-3 ialah misi Eropah yang menggunakan penerbangan tepat dua kapal angkasa untuk mewujudkan keadaan pemerhatiannya.

• 2 September 2023: Aditya-L1 dilancarkan menggunakan PSLV-C57.
• 6 Januari 2024: Aditya-L1 memasuki orbit halo mengelilingi titik L1 Matahari-Bumi, membolehkannya melihat Matahari secara berterusan.
• 5 Disember 2024: Proba-3 dilancarkan menggunakan PSLV-XL dari Sriharikota.
• Julai hingga Disember 2025: Para penyelidik meneliti tempoh pemerhatian yang membolehkan mereka mengenal pasti dua rakaman CME serentak.
• 14 dan 16 September 2025: VELC dan ASPIICS memerhatikan letusan yang dianalisis dalam kajian itu.
• 16 Oktober 2026: ISRO mengeluarkan kenyataan yang menerangkan dapatan bersama tersebut.

Kawasan pemerhatian yang dikongsi menghubungkan kedua-dua misi dari sudut saintifik. VELC menyediakan maklumat tentang plasma panas yang sangat hampir dengan Matahari, manakala ASPIICS mengimej kawasan yang bertindih itu dan meliputi kawasan korona yang lebih jauh.

Perubahan terhadap pemahaman cuaca suria

CME penting bukan sahaja dalam fizik suria kerana letusan yang menghala ke Bumi boleh mencetuskan ribut geomagnet. Gangguan itu boleh menjejaskan satelit, navigasi dan komunikasi. Oleh itu, para penyelidik perlu memahami perkembangan sifat sesuatu letusan sebelum ia sampai ke persekitaran angkasa lepas yang lebih luas.

Kajian ini menambah ukuran pada peringkat awal yang sebelum ini sukar diperhatikan. Kajian itu menggabungkan jisim, ketumpatan, pengembangan dan beberapa bentuk tenaga dalam analisis yang sama, dengan anggaran bebas daripada instrumen yang menggunakan kaedah berbeza. Ini memberi saintis lebih banyak maklumat untuk menguji penjelasan tentang perkembangan CME.

Kedua-dua peristiwa itu turut memberikan contoh nyata sejarah tenaga yang berbeza berhampiran Matahari. Satu bergerak pantas dan membawa tenaga terma yang agak sedikit; satu lagi bergerak lebih perlahan, mengembang dengan lebih kuat dan membentuk tenaga terma yang setanding dengan tenaga kinetiknya. Model letusan perlu mengambil kira perbezaan sedemikian.

Kajian ini memberi tumpuan kepada dua CME tersebut dan evolusi awalnya. Tiada perkhidmatan ramalan operasi atau tarikh untuk menggunakan hasil kajian dalam ramalan diumumkan. Hasil langsungnya ialah set ukuran yang lebih lengkap untuk mengkaji bagaimana letusan suria memperoleh dan mengagihkan semula tenaga.

Perkara Utama

• Aditya-L1 dan Proba-3 merakam dua letusan suria yang sama pada 14 dan 16 September 2025.
• Letusan itu masing-masing bergerak kira-kira 645 dan 145 kilometer sesaat.
• Spektroskopi VELC dan pengimejan ASPIICS menyediakan ukuran yang saling melengkapi bagi bahan berhampiran Matahari.
• Menurut makalah penyelidikan itu, tenaga terma CME yang lebih pantas kira-kira satu perseratus daripada tenaga kinetiknya.
• CME yang lebih perlahan mengembang dengan lebih kuat, dan tenaga termanya meningkat sehingga menyamai tenaga kinetiknya.
• Tenaga magnet yang dianggarkan setanding atau lebih tinggi daripada tenaga kinetik dalam kedua-dua peristiwa.
• Dapatan ini menyediakan ukuran baharu untuk memahami peringkat terawal letusan suria.