इनोउये टेलीस्कोप ने सूर्य पर प्लाज़्मा भंवर फिल्माए जो 50 साल पुरानी पहेली सुलझा सकते हैं

सूर्य के बारे में एक अजीब बात है: इसकी सतह से दूर जाइए, और तापमान बढ़ने लगता है। फोटोस्फीयर — वह दृश्य परत जो हमें रोशनी देती है — लगभग 5,700 डिग्री सेल्सियस पर होती है। इसके ऊपर क्रोमोस्फीयर दसियों हज़ार डिग्री तक पहुँच जाता है। और कोरोना, सूर्य का विशाल बाहरी वातावरण, एक से तीन मिलियन डिग्री तक जलता है — जो अपने नीचे की परत से लगभग 200 गुना अधिक गर्म है।

यह पिछले लगभग 50 वर्षों से खगोलभौतिकी की सबसे पुरानी अनसुलझी समस्याओं में से एक रही है। गर्मी गर्म से ठंडी की ओर बहती है — यह बुनियादी ऊष्मागतिकी है। कोरोना का अपने नीचे की सतह से अधिक गर्म होना सहज बुद्धि को चुनौती देता है, फिर भी यह आकाश में हर तारे के चारों ओर देखा जाता है। इसे गर्म करने वाली ऊर्जा कहीं न कहीं से आनी चाहिए। दशकों के सिद्धांतों ने कई तंत्र सुझाए हैं, लेकिन कोई भी पूरी तरह से मामला नहीं सुलझा पाया।

इसका जवाब 20 किलोमीटर चौड़े भंवरों में छिपा हो सकता है।

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उन्होंने यह कैसे किया

NSF डैनियल के. इनौये सोलर टेलीस्कोप — माउई के हालेकाला की चोटी के पास स्थित 4 मीटर का यंत्र और दुनिया का सबसे शक्तिशाली सौर दूरबीन — ने सूर्य के फोटोस्फीयर की ऐसी तस्वीरें खींची जो पहले कभी संभव नहीं थीं। टीम जिन संरचनाओं की तलाश कर रही थी, उन्हें पहचानने के लिए उन्हें 150 मिलियन किलोमीटर दूर स्थित एक तारे पर लगभग 20 किलोमीटर चौड़ी बारीकियों को देखना ज़रूरी था।

इस पैमाने पर, तस्वीरों ने कुछ ऐसा दिखाया जो पहले किसी यंत्र ने नहीं दिखाया था: सौर कणिकाओं (ग्रैन्यूल्स) के किनारों पर झालर जैसी संरचनाएँ — ये संवहन कोशिकाएँ लगभग 500 से 2,000 किलोमीटर चौड़ी होती हैं और फोटोस्फीयर को एक विशाल धीमी गति से उबलते बुलबुलों के खेत की तरह ढकती हैं। इन किनारों पर, प्लाज़्मा की आसन्न परतें अलग-अलग वेग से चलती हैं। उन परतों के बीच का कतरनी बल केल्विन-हेल्महोल्ट्ज़ अस्थिरता को ट्रिगर करता है — एक द्रव गतिकी घटना जो सीमा परत को 50 से 65 किलोमीटर की दूरी पर स्थित भंवरों की एक श्रृंखला में मोड़ देती है।

केल्विन-हेल्महोल्ट्ज़ अस्थिरताएँ अन्यत्र अच्छी तरह से दर्ज हैं: मौसमी वाताग्रों में जहाँ ठंडी और गर्म हवा की धाराएँ मिलती हैं, महासागरों के थर्मोक्लाइन में, बृहस्पति के बादल बैंडों में, और पृथ्वी के मैग्नेटोपॉज़ में जहाँ सौर हवा ग्रह के चुंबकीय क्षेत्र से टकराती है। लेकिन अब तक, किसी यंत्र ने उन्हें सूर्य के फोटोस्फीयर पर संचालित होते नहीं देखा था। इनौये दूरबीन के 4 मीटर के द्वार ने पहली बार यह पहचान संभव बनाई।

ये भंवर क्या करते हैं

कणिकाओं की सीमाओं पर ये अस्थिरताएँ सौर वातावरण में चुंबकीय प्रवाह को परिवहन करने का एक तंत्र प्रतीत होती हैं। जैसे-जैसे प्लाज़्मा की परतें एक-दूसरे के चारों ओर घूमती हैं, उनमें से गुज़रने वाली चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ मुड़ जाती हैं, खिंच जाती हैं और ऊपर की ओर धकेल दी जाती हैं। टीम के विश्लेषण से पता चलता है कि ये भंवर उस ‘लापता चुंबकीय प्रसार’ का स्रोत हो सकते हैं जिसकी सौर आंतरिक भाग के सैद्धांतिक मॉडलों को ज़रूरत थी लेकिन वे इसे ढूँढ नहीं पाए थे — यह एक ऐसा तंत्र है जो चुंबकीय क्षेत्र की सीमाओं के पार सामान्य प्रसार की तुलना में तेज़ी से प्रवाह को आगे बढ़ाता है।

दूसरा निहितार्थ सीधे कोरोना से जुड़ा है। मुड़ी हुई और संपीड़ित चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ एक कुंडलित स्प्रिंग की तरह ऊर्जा संग्रहीत करती हैं। जब वे पुनःसंयोजित होती हैं — एक निम्न-ऊर्जा विन्यास में टूटती हैं — तो वे उस ऊर्जा को तेज़ी से मुक्त करती हैं। इन छोटे विस्फोटों को नैनोफ्लेयर कहा जाता है। यदि पूरी सौर सतह पर पर्याप्त संख्या में ये घटित हों, तो वे कोरोना को देखे गए अत्यधिक तापमान पर बनाए रख सकते हैं। हो सकता है कि केल्विन-हेल्महोल्ट्ज़ भंवर ही वह चीज़ हों जो इस स्प्रिंग को चढ़ाते हैं।

“हमारा मानना है कि सौर फोटोस्फीयर में केल्विन-हेल्महोल्ट्ज़ अस्थिरता की खोज सौर और तारकीय प्लाज़्मा की गतिशीलता और विकास को समझने में एक बड़ा कदम है,” नेशनल सोलर ऑब्ज़र्वेटरी के उप निदेशक डॉ. डेविड बोबोल्ट्ज़ ने कहा।

“भंवरों का पता लगाने के लिए, हमें सौर सतह पर लगभग 20 किलोमीटर आकार की संरचनाओं को देखने की ज़रूरत थी,” सह-लेखक और मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर सोलर सिस्टम रिसर्च के मिशेल वैन नूर्ट ने अवलोकन संबंधी चुनौती का वर्णन करते हुए कहा।

यह क्या नहीं सुलझाता

यह एक संकेतात्मक खोज है, अंतिम उत्तर नहीं। शोधपत्र इन अस्थिरताओं की उपस्थिति और चुंबकीय प्रसार में उनकी संभावित भूमिका का दस्तावेज़ीकरण करता है। यह साबित नहीं करता कि केल्विन-हेल्महोल्ट्ज़ भंवर अकेले कोरोना के पूर्ण ऊर्जा बजट का हिसाब दे सकते हैं।

कोरोना तापन समस्या ने दशकों में दर्जनों प्रस्तावित समाधान आकर्षित किए हैं — अल्फ़वेन तरंगों का अपव्यय, बड़े पैमाने पर चुंबकीय पुनःसंयोजन, साइक्लोट्रॉन अनुनाद, और भी बहुत कुछ। केल्विन-हेल्महोल्ट्ज़ परिणाम जो प्रदान करता है, वह है सौर सतह पर अब तक हल किए गए सबसे छोटे स्थानिक पैमाने पर संचालित एक प्रशंसनीय चालक — एक नीचे-से-ऊपर तंत्र जो दूसरों को प्रतिस्थापित करने के बजाय पूरक है।

भंवरों को एक सीमित तरंगदैर्ध्य खिड़की में और विशिष्ट सौर गतिविधि स्थितियों के दौरान ही देखा गया। कुछ सैद्धांतिक मॉडल सुझाव देते हैं कि 20 किमी से नीचे अतिरिक्त अस्थिरताएँ संचालित हो सकती हैं — जो इनौये वर्तमान में हल नहीं कर सकता। सौर चक्र की विभिन्न अवस्थाओं, विशेष रूप से तीव्र चुंबकीय क्षेत्र गतिविधि की अवधियों के दौरान उनका व्यवहार अभी भी अज्ञात है।

आगे क्या है

इनौये सोलर टेलीस्कोप अपनी वर्णक्रमीय कवरेज और संवेदनशीलता को बेहतर बनाने के लिए उपकरण उन्नयन से गुज़र रहा है। भविष्य के अवलोकन अभियानों को कणिका सीमा क्षेत्रों को एक साथ कई वायुमंडलीय परतों में कैप्चर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है — जो फोटोस्फीयर के भंवरों को सीधे उनके ऊपर क्रोमोस्फीयर और कोरोना में मापने योग्य ऊर्जा हस्ताक्षरों से जोड़ेगा।

सूर्य वर्तमान में अपने 11-वर्षीय चक्र के एक सक्रिय चरण में है, एक ऐसी अवधि जो कणिका सीमाओं पर अधिक तीव्र चुंबकीय क्षेत्र गतिविधि उत्पन्न करती है। टीम को उम्मीद है कि इससे अधिक सघन और अधिक ऊर्जावान केल्विन-हेल्महोल्ट्ज़ अस्थिरताएँ उत्पन्न होंगी — ऐसे अवलोकन जो यह माप सकेंगे कि भंवर वास्तव में कितनी ऊर्जा ऊपर की ओर पहुँचाते हैं।

केल्विन-हेल्महोल्ट्ज़ अस्थिरताओं के बारे में सामान्य प्रश्न

कोरोना तापन समस्या क्या है?

सूर्य का फोटोस्फीयर (इसकी दृश्य सतह) लगभग 5,700°C पर है। कोरोना — इसका बाहरी वातावरण जो लाखों किलोमीटर तक फैला है — एक से तीन मिलियन डिग्री पर जलता है। चूँकि ऊर्जा गर्म से ठंडी की ओर बहती है, और कोरोना सूर्य के केंद्र में नाभिकीय भट्टी से अधिक दूर है, इसका अत्यधिक तापमान लगभग पाँच दशकों से खगोलभौतिकीविदों को हैरान कर रहा है। केल्विन-हेल्महोल्ट्ज़ भंवर फोटोस्फीयर से कोरोना तक ऊर्जा पहुँचाने का एक उम्मीदवार तंत्र हैं।

केल्विन-हेल्महोल्ट्ज़ अस्थिरता क्या है?

यह एक द्रव गतिकी घटना है जिसका नाम लॉर्ड केल्विन और हरमन वॉन हेल्महोल्ट्ज़ के नाम पर रखा गया है। जब दो द्रव (या प्लाज़्मा) परतें अपनी साझा सीमा पर अलग-अलग गति से चलती हैं, तो उनके बीच का कतरनी बल तरंगें उत्पन्न करता है जो भंवरों में बदल जाती हैं — समुद्र की लहरों पर सफेद झाग की टोपी, या तेज़ हवा के धीमी हवा के ऊपर से गुज़रने पर बादलों में बनने वाली लहरदार संरचनाओं के समान। यही प्रक्रिया अब सूर्य की सतह पर भी संचालित होती दिख रही है।

इनौये सोलर टेलीस्कोप कितना शक्तिशाली है?

NSF डैनियल के. इनौये सोलर टेलीस्कोप, हवाई के माउई में हालेकाला पर समुद्र तल से लगभग 3,000 मीटर की ऊँचाई पर स्थित, दुनिया का सबसे बड़ा सौर दर्पण 4 मीटर व्यास का रखता है। इसका विभेदन इतना अधिक है कि यह 150 मिलियन किलोमीटर दूर स्थित सूर्य पर 20 किमी चौड़ी बारीकियों को अलग कर सकता है।

क्या इससे कोरोना तापन का रहस्य सुलझ गया?

निश्चित रूप से नहीं। शोधपत्र यह स्थापित करता है कि केल्विन-हेल्महोल्ट्ज़ भंवर वास्तविक हैं, सर्वव्यापी हैं, और एक प्रशंसनीय ऊर्जा परिवहन तंत्र रखते हैं। यह अभी तक यह माप नहीं करता कि क्या वे पूर्ण मिलियन-डिग्री कोरोना को बनाए रखने के लिए पर्याप्त ऊर्जा पहुँचाते हैं। सौर चक्र के वर्तमान सक्रिय चरण के दौरान अनुवर्ती अवलोकनों से सीधे ऊर्जा बजट का आकलन होने की उम्मीद है।

इनौये टीम का अगला कदम भंवरों को एक साथ कई वायुमंडलीय परतों में ट्रैक करना है — फोटोस्फीयर से जहाँ वे उत्पन्न होते हैं, क्रोमोस्फीयर के माध्यम से, और कोरोना तक — ताकि ऊर्जा पथ को उसके फोटोस्फेरिक स्रोत से मिलियन-डिग्री प्लाज़्मा तक खोजा जा सके।

संदर्भ: कुरिद्ज़े एट अल., “सूर्य पर प्लाज़्मा मिश्रण को संचालित करने वाली सर्वव्यापी केल्विन-हेल्महोल्ट्ज़ अस्थिरताएँ,” नेचर, 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-10871-3

टैग: खगोल विज्ञान, coronal heating, inouye solar telescope, kelvin-helmholtz instabilities, plasma vortices, solar physics

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