Dünyanın en güçlü güneş teleskobu, güneşin görünür yüzeyinin en yüksek çözünürlüklü gözlemlerini yakaladı ve güneş aktivitesini yönlendiren gizli bir süreci ortaya çıkardı.
Görüntüler ve hızlandırılmış video, güneşin karmaşık ve dinamik fotosferine, yani manyetik alanlar ve akışkan plazma akımları tarafından şekillendirilen ince bir atmosfer tabakası olarak var olan güneşin görünür yüzeyine eşi benzeri görülmemiş bir bakış sunuyor.
Ayrıntılı görüntüleri bilgisayar simülasyonlarıyla birleştirmek, araştırmacıların güneş fiziğinde büyük bir atılıma ulaşmalarına yardımcı oldu: Güneş yüzeyinde Dünya'daki yaşamı doğrudan etkileyebilecek küçük girdapların izini tespit ettiler.
Inouye Teleskobu, bilim insanlarının güneş yüzeyindeki hareketlerin ince ayrıntılarına odaklanmalarına yardımcı oldu.
NSF/NSO/AURA/MPS/HAO
Kelvin-Helmholtz kararsızlığı veya KHI olarak bilinen bu girdaplı desenler, güneşin koronasının veya dış atmosferinin yüzeyinden neden çok daha sıcak olduğu gibi, güneşle ilgili süregelen gizemleri açıklayabilir.
Bu girdaplar, güneş patlamalarına ve koronal kütle püskürmelerine neden olan güneşin manyetik enerjisinin birikimini de besleyebilir. Dünya'ya doğru yöneldiğinde, bu güneş aktivitesi uyduları, elektrik şebekelerini ve diğer iletişim altyapısını bozabilecek parçacıklar yayar.
Çarşamba günü Nature dergisinde yayınlanan bulgular , bilim insanlarının tahmin edilmesi zor olan güneşin davranışını ve aktivitesini anlamalarına yardımcı olabilir.
"Teorik modeller Kelvin-Helmholtz Kararsızlığı için uygun koşulların fotosferde var olabileceğini öne sürmüş olsa da, bu yapıların yüzey boyunca yaygın olarak görülmesi yine de büyük bir sürpriz oldu," diye yazdı çalışmanın baş yazarı, Colorado, Boulder'daki Ulusal Güneş Gözlemevi'nde yardımcı astronom olan Dr. David Kuridze bir e-postada. "Güneş'teki girdap oluşumu uzun zamandır güneş fiziğinde merkezi bir soru olmuştur. İlk kez hem kökenlerini hem de itici mekanizmalarını belirledik."
Sürekli değişen bir yüzey
Araştırmaya göre, Kelvin-Helmholtz kararsızlığı, farklı hızlarda hareket eden iki akışkanın birbirinin yanından geçerken, spiral girdaplara yol açan küçük bozulmalar yaratmasıyla ortaya çıkar.
Bilim insanları bu istikrarsızlık modelini göl ve okyanus dalgalarında, bulut oluşumunda ve Jüpiter ve Satürn gibi büyük gaz gezegenlerinin atmosferlerinde gözlemlediler.
Mississippi'deki Delta Eyalet Üniversitesi'nde fizik doçenti ve planetaryum müdürü olan Dr. Maria Weber, "KHI'ların güzel bir örneği, Jüpiter'in bulut bantlarının sınırlarında meydana gelir ve kenarlar boyunca girdaplara yol açar," dedi. "Bunların en büyüğü ise Büyük Kırmızı Nokta'dır ."
Weber yeni çalışmada yer almadı.
Inouye teleskobundan elde edilen görüntüler, bu olayın güneşte ilk kez gözlemlenmesini sağlıyor.
Bilim insanları uzun zamandır güneşin manyetik enerjiyi "akı örgüsü" yoluyla, yani manyetik alan çizgilerinin birbirine dolanmasıyla biriktirdiğine inanıyorlardı. Gerilim sonunda kararsız hale gelir ve manyetik alanların birbirine dolanması sonucu manyetik alanlar kopup tekrar manyetik olarak birleşerek bir enerji patlaması açığa çıkarır. Ancak araştırmacılar bu bükülme modellerinin neden oluştuğunu tam olarak anlayamamışlardı; yeni gözlemler ise olası bir açıklama sunuyor.
Güneş yüzeyinde küçük ölçekli hareketler gözlemlenebilir.
NSF/NSO/AURA/MPS
Araştırmacılar, güneş yüzeyindeki manyetik bölgelerin kenarları boyunca oluşan girdapların, manyetik alanları birbirine bükebileceğini fark ettiler. Bu oluşumlar ayrıca ısının güneşin dış atmosferine nasıl ulaştığını da açıklıyor.
Kuridze, “KHI, Güneş'in büyük plazma akışlarını daha küçük hareketlere ayırmasının gerçekten verimli bir yoludur,” dedi. “Sistemde KHI olduğunda, enerjinin minik, mikroskobik ölçeklere doğru bir kademelenmesini tetiklemek çok daha kolay hale gelir ve enerji bu mikro ölçeklere ulaştığında kolayca ısı olarak açığa çıkabilir. Bu nedenle, güneş yüzeyinde KHI bulmak, bulmacanın çok önemli bir eksik parçasını tamamlamamızı sağlıyor.”
Kelvin-Helmholtz kararsızlığı tarafından oluşturulan manyetik girdapların, güneş yüzeyinde enerji üretebilen, taşıyabilen ve serbest bırakabilen küçük ölçekli motorlar gibi davrandığını söyledi.
Weber, "Güneşin manyetizmasını her ölçekte nasıl ürettiği ve sürdürdüğüyle ilgili tüm hikayeyi hâlâ bir araya getirmeye çalışıyoruz," dedi. "Bu çalışma yardımcı oluyor."
Sürekli hareket eden girdaplar, güneş patlamaları ve koronal kütle püskürmeleri gibi daha büyük güneş aktiviteleri için enerji depoları görevi görebilir. Ancak Kuridze'nin de belirttiği gibi, güneş her saniye minik nanopatlamalar ve diğer daha küçük ölçekli aktiviteler üretiyor.
“Görünüşe göre bu mikro olaylar, Güneş'in termal ve manyetik yapısı için nadir, büyük patlamalardan daha etkili,” dedi. “Güneş fiziği camiasında, küresel güneş davranışının sırrını çözmenin bu mikro ölçekleri anlamakla başladığı konusunda güçlü bir fikir birliği var. Güneş manyetizması temelde bu küçük ölçekli olaylar tarafından şekillendiriliyor ve bu olaylar nihayetinde Dünya'nın teknolojik altyapısını etkileyen uzay havasını yönlendiriyor.”
Maryland'deki Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı'nda NASA'nın Parker Güneş Sondası projesi bilimcisi olan Dr. Nour Rawafi, bu keşfin, bilim insanlarının güneşin alt atmosferinin dinamiklerini anlama biçimini önemli ölçüde geliştirebilecek bir atılım olduğunu söyledi. Rawafi yeni çalışmada yer almadı.
Rawafi bir e-postada, "Bu, güneşin alt atmosferinde ve konveksiyon bölgesinde üretilen bol miktardaki mekanik enerjinin nasıl dönüştürüldüğüne ve güneşin üst atmosferine nasıl aktarıldığına dair olası bir mekanizma sağlıyor" diye yazdı. "Yaygın girdaplar ve bunlarla ilişkili Kelvin-Helmholtz kararsızlıkları fiziksel olarak mantıklı; sadece bu kadar bol miktarda bulundukları yerlerdeki küçük güneş yapılarını gözlemleme olanağımız yoktu."
Teleskop gözlemleri, çalışma sırasında ekip tarafından yürütülen gelişmiş bilgisayar simülasyonlarıyla çok yakından örtüştü. Simülasyonlar, ekibin teleskop verilerinden gördüklerini yorumlamasına ve yalnızca gözlemle ölçülmesi daha zor olan ayrıntıları ortaya çıkarmasına olanak sağladı.
Gelecekte yapılacak gözlemler, büyük güneş patlamaları ve güneş fırtınalarının tahmin edilmesini sağlayan kesin fiziksel bağlantıları ortaya çıkarabilir.
Daniel K. Inouye Güneş Teleskobu Maui'de bulunmaktadır.
NSF/NSO/AURA
Bu gözlemler, 2019'dan beri hayranlık uyandıran güneş görüntüleri sağlayan Inouye teleskobu sayesinde mümkün oldu .
Çalışmanın ortak yazarı ve Ulusal Güneş Gözlemevi'nde kıdemli bilim insanı olan Dr. Friedrich Wöger, teleskobun 4 metre çapında bir aynaya, Dünya atmosferinin neden olduğu görüntü bulanıklığını düzelten uyarlanabilir bir optik sisteme ve güneşin fotosferi, kromosfer adı verilen ikinci atmosfer katmanı ve korona boyunca gözlemler toplayabilen aletlere sahip olduğunu söyledi.
Wöger, "Inouye'nin ölçeği ve performansı, benzersiz enstrümantal yetenekleriyle birleştiğinde, bu tür çalışmaları mümkün kılan, türünün tek örneği, dünya standartlarında bir tesis haline getiriyor," dedi.
Rawafi, bunun teleskobun güneş hakkında ortaya çıkarabileceği şeylerin sadece başlangıcı olduğuna inanıyor.
"Bu, Güneş'e tamamen yeni bir pencere açıyor ve daha birçok dönüştürücü keşfin de bunu takip etmesini bekliyorum," diye yazdı.
