Güneşin Manyetik Alanı Örgülerinin Daha Önce Gizli Bir Nedeni Olabilir

Hawaii’deki Daniel K. Inouye Güneş Teleskobu’nu (DKIST) kullanan bilim insanları, Güneş’in yüzeyinde meydana gelen ve yıldızımızın dış atmosferine ısı sağladığını düşündükleri bir mekanizma buldular. Kelvin-Helmholtz Kararsızlığı (KHI) olarak adlandırılan süreç, güneş yüzeyinde oluşan ve koronasferi ısıtan bir olgunun temel nedeni olabilir. Bu keşif aynı zamanda diğer yıldızlardaki benzer faaliyetlerin temel fiziğini de açıklayabilir.

Birçoğumuz Dünya’daki bulutlarda benzer “kararsızlıklar” gördük. Bu fenomen, sıvılar birbirini farklı hızlarda hareket ettirdiğinde ortaya çıkar. Bu hareket, küçük bozuklukları girdaplara dönüştüren bir “kesme” bölgesi yaratır. Sık sık Jüpiter’in bulut bölgelerinde ortaya çıkıyorlar ve o atmosferde işleyen akışkan dinamiklerini sergiliyorlar. KHI aktivitesi aynı zamanda güneş rüzgarının gezegen manyetosferleriyle etkileşime girdiği güneş sistemi bölgelerinde de ortaya çıkıyor. Yani bu iyi çalışılmış bir olgudur.

Avustralya’daki NSW’deki Duval Dağı üzerinde oluşan Kelvin-Helmholtz kararsızlıklarından kaynaklanan dalga bulutları. GRAHAMUK’un izniyle, Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Aktarılmamış

KHI Güneşi Nasıl Etkiler?

Güneş yüzeyinin bu girdapların oluşması için iyi bir nokta olduğu ortaya çıktı. Büyük olasılıkla, “akı örgüsü” ile ilgili bir olgu yoluyla, oluştukları bölgelerin yanı sıra dış atmosferin ısıtılmasında da büyük bir rol oynuyorlar. Bu, Güneş’teki manyetik alanlar birbirinin etrafında büküldüğünde meydana gelir. Hatlar giderek daha sıkı büküldükçe istikrarsızlaşmaya başlıyorlar. Sonunda bu güneş örgüleri kopuyor ve yeniden bağlanıyor. Bu sürece manyetik yeniden bağlanma denir ve bunu ayrıca kuyruklu yıldızın plazma kuyrukları güneş rüzgarındaki alan çizgileri boyunca dolandığında da görürüz. Güneş’te örgüler kırıldığında atmosfere ısı gönderen bir enerji açığa çıkar. Örgüler esas olarak sıcaklığın 5.800 K (10.000 F) civarında olduğu yüzeyde bulunur. Atmosfer (korona) daha incedir ve bunun daha soğuk olacağını düşünürsünüz. Ancak korona düzenli olarak bir milyon Kelvin derecenin üzerinde (2 milyon F derecenin hemen altında) ölçüm yapıyor. Güneş fizikçileri, büyük sıcaklık farkının neden var olduğunu anlamak için onlarca yıldır çalışıyorlar.

Örgüler cevabı sağlayabilir ancak güneş fizikçileri için “onları neyin harekete geçirdiği” tam olarak açık değildir. Kesinlikle güneş plazmasında alan çizgilerini etkilemeye yetecek kadar hareket var. Ancak örgüler sürekli olarak gerçekleşir ve bu da sürekli bir temel süreç gerektirir. Kelvin-Helmholtz Kararsızlıkları tam da burada devreye giriyor. Sürekli olarak ve Güneş’in her yerinde meydana geldiklerinden, manyetik alan çizgi örgülerini sürekli olarak oluşturup büken gizli bir süreç olabilirler. KHI etkileri tarafından harekete geçirilen eylemlerden kaynaklanan sürekli bir enerji akışı, dış güneş atmosferindeki yüksek sıcaklıkları açıklamada uzun bir yol kat edebilir.

DKIST Kullanarak Güneşi İncelemek

Bilim adamlarından oluşan ekip, girdapların meydana geldiği güneş yüzeyinin yüksek çözünürlüklü görüntülerini ve verilerini toplamak için DKIST tesisini kullandı. Daha sonra görüntüleri analiz ettiler ve bunları, oldukça özel bir kodla oluşturulan güneş fotosferinin karmaşık bilgisayar simülasyonlarıyla karşılaştırdılar. Simülasyonlar, Güneş’in atmosferinde neler olduğunu açıklayan temel fizik denklemlerini birleştiriyor ve bilimsel verilerin yorumlanmasında önemli bir araç. Simülasyonlar, bilim adamlarının doğrudan gözlem yoluyla ölçülmesi zor veya imkansız olan şeyleri “görmelerine” olanak tanıyor ve aksi takdirde gizli kalacak süreçlere dair içgörü sağlıyor.

Artık “gizli” süreçler DKIST görüntüleriyle ortaya çıktı: Güneş’teki manyetik bölgelerin kenarları boyunca dizilmiş düzinelerce girdap benzeri yapı. Bunlar hem simülasyonlarda hem de görüntülerde meydana geldi ve KHI oluşumlarıyla açık bir korelasyon gösterdi. Çalışma, Güneş’in granülasyon olarak gördüğümüz sürekli köpüren yüzeyinin manyetik yapılarla etkileşime girerek komşu katmanların farklı hızlarda hareket ettiği alanlar oluşturduğunu ve KHI’yi tetiklemek için gerekli koşulları sağladığını gösteriyor.

Bilgisayar simülasyonlarının oluşturulduğu Yüksek İrtifa Gözlemevi’nden kıdemli bir bilim adamı olan Matthias Rempel, “Güneş fotosferinin en yüksek çözünürlüklü gözlemlerinin, manyetik alan konsantrasyonlarının kenarlarında KH girdapları şeklinde yeni bir dinamik rejimi ortaya çıkardığını görmek çok heyecan verici” dedi. “Bu gözlemler aynı zamanda güneş manyetohidrodinamik simülasyonlarının bugüne kadarki en yüksek çözünürlüklü doğrulamasını sağlıyor ve fiziksel ayrıntılardaki uyum etkileyici.”

Inouye Güneş Teleskobu’ndan alınan gerçek bir gözlem (sol üst) ile son teknoloji ürünü fizik tabanlı bilgisayar simülasyonları (sağ üst) tarafından oluşturulan sentetik bir görüntünün yan yana karşılaştırması. İkisi arasındaki dikkat çekici anlaşma, bilim adamlarının Kelvin-Helmholtz kararsızlığının kökenini doğrulamalarına olanak tanıyor; bu, bitişik sıvı veya gaz katmanları farklı hızlarda hareket ederek arayüzlerinde dönen desenler oluşturduğunda ortaya çıkan evrensel bir fiziksel olgudur. Güneş’in yüzeyinin manyetik alanının simüle edilmiş bir haritası (sağ altta), bu süreçlerin manyetik elemanların sınırlarını fiziksel olarak büktüğünü ve deforme ettiğini doğrulamaktadır. Katkıda bulunanlar: NSF/NSO/AURA/HAO

Güneş Enerjisiyle Isıtma Gizemini Çözüyor musunuz?

Ulusal Güneş Gözlemevi’nden (DKIST’i işleten) Thomas Rimmele’ye göre, KHI olaylarının keşfi birçok şeyi açıklıyor. “Kelvin-Helmholtz kararsızlığı muhtemelen dış atmosferin ısınmasına katkıda bulunan bir mekanizmadır” dedi ve “yıldızların neden bir milyon derece Kelvin sıcak koronaya sahip olduğuna dair uzun süredir devam eden bilmecenin çözümünün bir parçası.”

KHI bölgeleri yalnızca koronanın sürekli ısınmasını sağlayan akı örgüsü için sabit bir temel sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda Güneş’teki mıknatıslanmış ve mıknatıslanmamış plazmayı da karıştırıyor. Bunun, manyetik alanların bölgelere yayılması yönünde anında etkisi vardır. Sonraki adımlar, DKIST’te gelecekteki gözlem çalışmalarını kullanarak güneş yüzeyindeki KHI’yı izole etmek ve incelemektir. Bu, güneş fizikçilerine, KHI örgüsü işleminin yüzeyden güneş atmosferine taşıdığı enerji miktarı hakkında iyi bir fikir vermelidir. NSO’dan Jacqueline Keane’e göre bu aynı zamanda, atmosferin alt bölgelerindeki manyetik alanların davranışına ve ayrıca Güneş Sistemi’nin geri kalanında devam eden güneş etkilerine dair yeni bilgiler sağlamalı.

“Dünyayı etkileyen dinamik uzay havasını anlamak için, onu yönlendiren küçük ölçekli süreçleri görmemiz gerekiyor. Bu girdapları bu kadar küçük ölçeklerde görmek onlarca yıldır elde edilmesi zor bir şeydi” diye açıkladı. “NSF Inouye Güneş Teleskobu, dört metrelik devasa bir aynayı son teknoloji ürünü optik ve cihazlarla eşleştirerek, bu ultra ince ayrıntıları ilk kez ortaya çıkarmak için gereken çözme gücünü sağlıyor ve bir zamanlar ulaşamayacağımız keşiflere olanak tanıyor.”

Daha Fazla Bilgi İçin