సూర్యుడి 'అరుదైన' తెల్లకాంతి జ్వాలలు ఎక్కడ చూసినా ఉన్నాయి

సౌర జ్వాలలు (solar flares) అయస్కాంత శక్తి యొక్క ఆకస్మిక విడుదలలు. అవి సౌర వ్యవస్థ అంతటా అంతరిక్ష వాతావరణాన్ని నడిపించే వికిరణాన్ని, శక్తివంతమైన కణాలను, ప్లాస్మాను వెలువరిస్తాయి. ఒక ప్రత్యేక తరగతి సూర్యుడి దృశ్య కాంతిని కూడా ప్రకాశవంతం చేస్తుంది: తెల్లకాంతి జ్వాలలు (white-light flares). నమోదైన మొదటిదాన్ని 1859లో కారింగ్టన్, హాడ్జ్‌సన్ స్వతంత్రంగా చూశారు.

అప్పటినుంచి, వాటిని అరుదైనవిగా, తీవ్రమైనవిగా పరిగణిస్తున్నారు. జ్వాల శక్తిలో ఎక్కువ భాగం కరోనాలో ఎత్తున విడుదలవుతుంది, దృశ్య కాంతిని వెలువరించే లోతైన పొరలను వేడి చేసేంత శక్తిని కిందకు తీసుకెళ్ళడం కష్టం. తొలి భూ-ఆధారిత అధ్యయనాలు ఏడాదికి కొన్నింటిని మాత్రమే లెక్కించాయి. నాసా సోలార్ డైనమిక్స్ అబ్జర్వేటరీ (SDO) కి ముందు, కేవలం సుమారు 150 జ్వాలలను మాత్రమే తెల్లకాంతి జ్వాలలుగా దృఢంగా గుర్తించారు; నేడు ఆ సంఖ్య కొన్ని వందలు, ఎక్కువగా అతిపెద్ద తరగతులైన X, M. జ్వాలలను వాటి ఎక్స్-రే (X-ray) ప్రకాశాన్ని బట్టి, బలహీనమైనవాటి నుంచి బలమైనవాటి వరకు, B, C, M, X తరగతులుగా వర్గీకరిస్తారు. మరో వర్గం చాలాకాలంగా దీనికి విరుద్ధంగా వాదిస్తోంది: ప్రతి జ్వాలా తెల్లకాంతిలో మెరవవచ్చు, దాన్ని చూసేంత సున్నితత్వం టెలిస్కోప్‌లకు లేకపోయిందంతే.

పిక్సెల్ పిక్సెల్‌గా

చైనా జాతీయ ఖగోళ అబ్జర్వేటరీలు (National Astronomical Observatories), చైనా వెస్ట్ నార్మల్ విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన షువాంగ్‌హోంగ్ లీ, యోంగ్‌లియాంగ్ సోంగ్, సహచరులు ఈ ప్రశ్నను SDO యొక్క HMI కెమెరాతో తేల్చడానికి పూనుకున్నారు — అది 15 సంవత్సరాలకు పైగా, సుమారు అర ఆర్క్‌సెకను (ఆర్క్‌సెకను అంటే చాలా చిన్న కోణం, ఒక డిగ్రీలో 1/3600 వంతు) అడ్డుకొలత గల పిక్సెల్‌లతో, ప్రతి 45 సెకన్లకు సూర్యుడి దృశ్య ఉపరితలాన్ని ఫోటో తీసింది.

వారి పద్ధతి ఉద్దేశపూర్వకంగా సరళమైనది. జ్వాల సంభవించే ప్రాంతంలోని ప్రతి పిక్సెల్‌కు, వారు కాలంతో పాటు దాని ప్రకాశాన్ని అనుసరిస్తారు, నెమ్మదిగా మారే నేపథ్యాన్ని తీసివేస్తారు, స్పందనల (pulses) కోసం చూస్తారు. జ్వాల సమయంలోని అత్యంత బలమైన స్పందన, దానికి ముందూ తర్వాతా ఉన్న స్పందనల కంటే వాటి విస్తరణకు (scatter) కనీసం ఆరు రెట్లు ప్రత్యేకంగా నిలిస్తే, ఆ పిక్సెల్ మెరుస్తున్నట్లు లెక్కిస్తారు. కాస్మిక్-కిరణాల తాకిడులను, శబ్దంతో కూడిన పిక్సెల్‌లను నివారించడానికి, ఒకటి లేదా రెండు పిక్సెల్‌ల ఒంటరి చుక్కలను తొలగిస్తారు. ప్రతి జ్వాలకూ అదే పరిమితి వర్తిస్తుంది.

వారు ఒక కఠినమైన నమూనాను ఎంచుకున్నారు: 2011 జనవరి నుంచి 2025 మే మధ్య, అతి తక్కువ చురుకైనవాటి నుంచి ఎంచుకున్న, ఒక్కొక్కటి పదికంటే తక్కువ జ్వాలలను ఉత్పత్తి చేసిన 769 క్రియాశీల ప్రాంతాలు — జ్వాలలు విస్ఫోటించే, సూర్య మచ్చల చుట్టూ ఉండే అయస్కాంత ప్రదేశాలు. దాంతో 1,951 జ్వాలలు వచ్చాయి — నమూనాలోని అత్యంత బలహీన వర్గమైన B తరగతివి 547, C తరగతివి 1,316, M తరగతివి 88, X-తరగతి దిగ్గజాలు ఒక్కటీ లేవు.

రెండింటిలో ఒకటి

1,951 జ్వాలల్లో 1,012 తెల్లకాంతిలో మెరిశాయి: 51.9%. జ్వాల పరిమాణంతో పాటు ఆ వాటా పెరుగుతుంది: B తరగతికి 36.9%, C తరగతికి 55.9%, M తరగతికి 85.2%. B-తరగతి జ్వాలల్లో కూడా తెల్లకాంతి ఉద్గారం విస్తృతంగా ఉందని “మొదటిసారిగా” తేలిందని రచయితలు రాస్తారు.

ప్రశాంత ప్రాంతాల్లో మూడింట రెండొంతులు (769లో 508) కనీసం ఒక తెల్లకాంతి జ్వాలను ఉత్పత్తి చేశాయి. ఒక ప్రాంతం ఎన్ని ఎక్కువ జ్వాలలను సృష్టిస్తే, అవకాశం అంత ఎక్కువ: ఒకే జ్వాల ఉన్న ప్రాంతాల్లో 43.6%, రెండు ఉన్నవాటిలో 68.1%, మూడు ఉన్నవాటిలో 76.5%, నాలుగు ఉన్నవాటిలో 86.1%, ఆరు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఉన్నవాటిలో దాదాపు అన్నీ. ఏడాది వారీగా, ఆ రేటు నమూనా ప్రాంతాల్లోని సూర్య మచ్చల సంఖ్యను దగ్గరగా అనుసరించింది (సహసంబంధం r ≈ 0.85). అది అక్షాంశం పట్ల ఏ ప్రాధాన్యతా చూపలేదు, సౌర చక్రాన్ని అనుసరించింది: 24వ చక్రంలో సుమారు 57% జ్వాలలు, 25వ చక్రంలో ఇప్పటివరకు 45%.

కళ్ల ముందే దాగి ఉన్నాయి

అవి ఇంతకాలం ఎందుకు కంటపడలేదు? రచయితలు కేంద్రకాలు (kernels) అని పిలిచే మెరిసే చిన్న భాగాలు అతి చిన్నవి: ఎక్కువగా 2 చదరపు ఆర్క్‌సెకన్ల కంటే తక్కువ (సుమారు ఎనిమిది కెమెరా పిక్సెల్‌లు), ఎప్పుడూ 5 చదరపు ఆర్క్‌సెకన్లకు మించవు. అవి ఎక్కువగా 6 నుంచి 16 నిమిషాల పాటు ఉంటాయి, ఉపరితలాన్ని కేవలం 3 నుంచి 20% మాత్రమే ప్రకాశవంతం చేస్తాయి, సాధారణంగా 6 నుంచి 9% — చాలా పూర్వ అధ్యయనాలు గుర్తింపుగా పరిగణించడానికి వాడిన 8% పరిమితికి సరిగ్గా అటూ ఇటూ.

అన్నింటికంటే ముఖ్యంగా, వాటిలో ఎక్కువ భాగం సూర్య మచ్చల బయట, ప్రశాంత సూర్యుడిపై ఉంటాయి: B-తరగతి జ్వాలల్లో 91.4% కేంద్రకాలు, C-తరగతిలో 86.1%, M-తరగతి వాటిలో కూడా 74.4%. అక్కడ, అప్పటికే ప్రకాశవంతమైన నేపథ్యంపై, వ్యత్యాసం (contrast) బలహీనంగా ఉంటుంది, కంటితో చూడటం కష్టం. పైగా ఒక జ్వాలకు అనేక కేంద్రకాలు ఉన్నప్పుడు, అవి సాధారణంగా ఒకదానితో ఒకటి సమకాలికంగా లేకుండా ప్రకాశిస్తాయి, కాబట్టి కేవలం రెండు చిత్రాలను పోల్చితే వాటిలో కొన్ని తప్పిపోతాయి. చిన్న జ్వాలలకు ఎక్కువగా ఒకే కేంద్రకం ఉంటుంది; M-తరగతి జ్వాలలకు సాధారణంగా మూడు కంటే ఎక్కువ ఉంటాయి.

మెరుపును నిర్ణయించేది ఏమిటి

అయితే ఒక కేంద్రకపు ప్రకాశానికి జ్వాల తరగతితో గానీ, స్థానిక అయస్కాంత క్షేత్రంతో గానీ, కేంద్రకపు పరిమాణంతో గానీ ఏ సంబంధమూ కనిపించదు. అది కేంద్రకం ఎంతసేపు ఉంటుంది, పెరగడానికి ఎంతసేపు పడుతుంది అనే వాటితో ముడిపడి ఉంటుంది. జ్వాల క్షణంలోని అయస్కాంత అమరిక, లోతైన వాతావరణం ఎంత సమర్థంగా వేడెక్కుతుందో నిర్ణయిస్తుందని రచయితలు అనుమానిస్తారు. సుమారు సగం కేంద్రకాలు జ్వాల X-కిరణ సంకేతంలోని రెండు మైలురాళ్ల మధ్య శిఖరాన్ని చేరుకుంటాయి — వేడి చేసే ప్రక్రియల మిశ్రమాన్ని సూచిస్తూ.

సూర్యుడికి ఆవల

ఈ ఆవిష్కరణ మన నక్షత్రాన్ని దాటి వెళ్తుంది. తెల్లకాంతి సౌర జ్వాలలు ఇతర నక్షత్రాలపై జ్వాలలను పోలి ఉంటాయి, బలహీనమైన నక్షత్ర జ్వాలలు మొత్తం నక్షత్రపు కాంతిలో మునిగిపోతాయి. ఏ జ్వాలా కనిపించని నక్షత్రాలు సూర్యుడంత క్రియాశీలంగా ఉండవచ్చని రచయితలు సూచిస్తారు. వారు తమ సొంత పరిమితులను కూడా జాబితా చేస్తారు: 45 సెకన్ల కంటే తక్కువ నిడివి గలది లేదా అర ఆర్క్‌సెకను కంటే చిన్నది ఏదైనా కెమెరాకు దొరకదు, ఒంటరి చుక్కలు తొలగించబడ్డాయి, నమూనాలో ఎక్కువగా చిన్న జ్వాలలే ఉన్నాయి.

ఈ అధ్యయనం కారింగ్టన్ పరిశీలనకు 170 సంవత్సరాలకు పైగా తర్వాత వస్తోందని — అదీ ఆయన జన్మించిన 200వ వార్షికోత్సవ సంవత్సరంలో — దాని రచయితలు గమనిస్తారు.