Güneş‘in manyetik ortamı, kaotik alanlardan ve yüklü parçacıkların akıntılarından oluşan dağınık bir karmaşadır. Son yıllarda, büyük ölçüde Parker Solar Probe ve Solar Orbiter gibi görevler tarafından toplanan verilerin katkısıyla, bu karmaşayı haritalandırmada en azından biraz daha iyi hale geldik. Ancak plazmaların makro ölçekli hidrodinamik özellikleriyle bireysel iyonların mikroskobik özellikleri arasındaki arayüzü çevreleyen büyük bir gri alan hâlâ var ve bilim insanları, güneşin koronaının yüzeyinden neden bu kadar çok daha sıcak olduğu gibi güneşin makro ölçekli özelliklerini anlamamızın, bu arayüz hakkındaki bilgiye dayanmasının mümkün olduğunu düşünüyor. Bu arayüzle ilgili açık soruların bir kısmına doğrudan değinen yeni bir makale, yakın zamanda Braunschweig Teknik Üniversitesi’nden Masatomi Iizawa ve eş yazarları tarafından The Astrophysical Journal Letters’ta yayımlandı.
Onlarca yıldır güneş fizikçileri, güneş rüzgârı modellerini işlerken iki rekabetçi metodoloji kullanıyor. Bir paradigma onu iletken bir sıvı olarak ele alıyor. Bu rüzgârın bu yönünü anlamak için bilim insanları, sıvı hareketinin arkasındaki matematiğin, manyetiğin ek bir nüansıyla zenginleştirilmiş özel bir versiyonunu kullanıyor. Manyetohydrodinamik olarak bilinen bu çerçeve, güneş rüzgârının diğer manyetik özelliklerle ve büyük ölçekte güneş sistemiyle yaptığı makro ölçekli etkileşimleri yönetiyor.
Büyük plazma akıntılarını yeterince yakınlaştırdığınızda ise, bunların yalnızca kolektif olarak bir araya getirilmiş bireysel yüklü iyonlardan oluştuğu hızla ortaya çıkıyor. Bu bireysel parçacıkların modellenmesi, güneş fizikçilerinin güneş rüzgârını betimlemek için kullandığı diğer çerçevenin merkezinde yer alıyor. Bu modelde protonlar ve elektronlar manyetik çizgiler etrafında dönüyor ve çok daha taneli bir ölçekde temel kuvvetlere tabi tutuluyor.
Fraser ve Pamela, Solar Probe ile ilgili görüşlerini paylaşıyor
Sorun, bu iki çerçevenin birleştirilmeye çalışıldığı anda ortaya çıkıyor. Kuantum mekaniği ile görelilik arasındaki ünlü fizik ikiliğine benzer şekilde, bir araya geldiklerinde iyi işbirliği yapmıyorlar. Ancak bu iki çerçevenin birleşimi, fiziğin güneşin koronasının yıldızımızın yüzeyinden milyonlarca derece daha sıcak olmasının nedenlerini on yıllardır yanıtlamaya çalıştığı soruyu yanıtlamaya yardımcı olabilecek potansiyeli taşıyor.
Bu soruyu çözmek, enerji aktarımına dayanıyor – güneşin koronası bu kadar sıcaksa, açıkça bir şey tarafından ısıtılması gerektiği ortada, değil mi? Isının nereden geldiğini anlamak için Dr. Iizawa ve ekibi, manyetik helisite adı verilen bir özelliğe başvurdu. Manyetik alan çizgilerinin ne kadar bükülme, dolanma ve birbirine dolanma gerçekleştirdiğini tanımlayan bu özellik, arayüzü anlamada kritik rol oynayan “sağlık/sağlamlık” (handedness) olarak bilinen bir özelliğe de sahip.
Sağlık (handedness) en iyi eski bir benzetmeyle açıklanabilir. Kendimi ifşa etmiş olabilirim, ancak manyetik alan çizgisinin yerini tutan bir telefon kablosunu hayal edin. Saat yönünde bükmek ona “sağ el” (right-handed) helisitesini verirken, saat yönünün tersine bükmek ona “sol el” (left-handed) helisitesini verir. Güneşin manyetik alanındaki genel kaosta, bu özellikler genellikle kaybolur ve güneş rüzgarının yapısında büyük bir etki yaratmaz.
Fraser, Parker’ın görevi sırasında keşfetmesi beklenenlerin ayrıntılarına giriyor.
Araştırmacılar, Parker’ın verilerinin bazılarında çok özgün bir şey buldular. Sıvı mekaniği ile parçacık mekaniği arasındaki arayüzde net bir şekilde helikal bir sinyalin belirmeye başladığını fark ettiler. Parker’ın güneşe yakın bölgede yaptığı yüksek çözünürlüklü manyetik ölçümler sayesinde araştırmacılar, normalize edilmiş manyetik helisite yoğunluğu spektrumlarını analiz etti ve iyon kinetik arayüzünün yakınında net bir şekilde dönen iki zıt yönlü helikal tepe noktası ortaya çıkardı.
Bu türden bir yan yana desenin bulunmasının kendisi bile bir keşif sayılsa da, araştırmacılar bu nispeten küçük yapıların uzay içinde ilerlemesini izlemeye devam etti. Bilimsel beklenti, bu sarmal bükülmelerin çok yakın bir yerde oluşması ve yerel ortamlarını taklit eden elektromanyetik frekanslar taşıması yönündeydi. Ancak Parker’ın bulduğu tam da bu değildi: frekanslar daha düşük frekanslara doğru eğilimli görünüyordu ve astrofizikçilerin “yerel olmayan evrim” olarak adlandırdığı bir özelliği ortaya koyuyordu.
Bu, o sarmal bükülmelerin yalnızca çevrelerindeki plazmanın özellikleriyle etkileşime girmekle kalmayıp, tek tek parçacık dalgacıklarından devasa sıvı plazma hareketlerine kadar uzanan, birden fazla ölçek düzeyini kapsayan yapılarla aktif biçimde etkileşime girdiği anlamına geliyor. Aynı zamanda bunun, bilim insanlarının “sarmallık bariyeri” olarak adlandırdığı bir şeyle bağlantılı olabileceği izlenimini de veriyor.
Türbülanslı plazma akışlarında fizikçiler enerjiyi, dev girdaplardan başlayıp küçük iyonik dalgacıklara kadar akarken, sonunda mikroskobik miktarlarda ısı olarak dağıldığı biçimde modeller. Ancak bu türbülanslı plazma “sağlımsa” (handed) özelliği taşıyorsa, içinde aşağı inen enerji, “iyon sınırı” adı verilen noktaya—yani sıvı plazmadan parçacık plazmaya geçtiği yere—ulaştığında engellenir. Bu durum enerjinin dağılmasını durdurur ve sarmal biçimde sağlımsa özelliği taşıyan plazmayı tutan manyetik bükülmeleri daha büyük yapılar oluşturmaya zorlar; bunlardan bazıları da Güneş’in taç bulutunda dev manyetik “geri dönüşler” (switchback) olarak gözlemlenir.
Many birikiminin bu deseni, Parker’dan gelen verilerde açıkça görülüyor. Ancak bir güneş rüzgarı akışı, zıt manyetik kutupları birbirinden ayıran dev bir zar ile olarak tanımlanan heliosferik elektrik tabakasını geçtiğinde, akışın kendisinin yapısı bozulur ve sarmal imzası kaybolur.
Bunların hepsi, heliofizik konusunda hâlâ çok şey bilmediğimiz anlamına geliyor. Ancak bu tür çalışmalar ve Parker’ın topladığı veri gibi bilgiler, Güneş’in kaosunun yapısını daha önce hiç olmadığı kadar net bir şekilde görmemizi sağlıyor. Görevine devam ettikçe, Güneş’in ortamındaki bu vahşi türbülans hakkında kuşkusuz başka içgörüler de elde edilecek – ancak Parker’ın yaşam süresi içinde onu tamamen anlamayı beklemeyin.
TU Braunschweig – Yapısızda Yapı: Güneş Rüzgârında Yeni Olay Tespit Edildi
M Iizawa ve ark. – Magnetohidrodinamik-Kinetik Arayüzü Boyunca Manyetik Helisitiğin Yerel Olmayan Gelişimi
UT – Solar Orbiter Devası Manyetik Geri Dönüşleri Doğrudan Güneş’e İz Sürerek Takip Etti
UT – Parker Solar Probe 4 Yılda 28 Kez Koronal Kütle Atımıyla Bıçaklandı
Bu gelişme hakkında düşüncelerinizi, donanım deneyimlerinizi veya sorularınızı Topluluk Forumumuzda paylaşın.
Foruma Katıl & Yanıtla ➔
Henüz yorum yok