Solar Orbiter Devasa Manyetik Geri Dönüşleri Doğrudan Güneş’e İz Sürerek Takip Etti

Son zamanlarda, özellikle de güneşi aktif olarak gözlemeye başlayan yeni uzay gemileri sayesinde güneş fiziğine dair yoğun bir veri akışı yaşanıyor. Bu uzay gemilerinden biri olan Solar Orbiter, rastlantısal bir şekilde “switchback” (geri geri sıçrama) adı verilen güneş fiziği türünden bir olguyla karşılaştı. Nature Astronomy’da yayımlanan ve araştırmacı Jesse T. Coburn ile eş yazarlarına ait yeni bir makale, bu rastlantısal karşılaşmanın, switchback’in güneş koronundaki doğduğu noktaya ilk kez izlenmesini nasıl sağladığını anlatıyor.

Switchback’ler, güneş rüzgârına—güneşin yüzeyinden sürekli olarak uzaya doğru eser, yüklü parçacıklardan oluşan süpersonik akış—bağlantıları nedeniyle güneş fiziğini anlamamızda önemli. Modern uzay gemileri, güneşin manyetik alanındaki bu şiddetli bükülmelerin, “switchback” olarak adlandırdıkları bu yapıların, söz konusu parçacıkların akışını ve dolayısıyla güneş sisteminin geniş çapta güneş rüzgârına maruz kalmasını doğrudan etkilediğini ortaya koydu.

Switchback’lerin var olduğu uzun süredir biliniyordu. NASA’nin Parker Solar Probe’ı bunlardan devasa miktarlarda tespit etti. Ancak bilim insanları tam olarak nerede oluştuklarını tartışıyor; bu da onların rüzgâra tam olarak nasıl etki ettiğini anlamaya yardımcı olurdu. İki önde gelen teori, ya içlerindeki türbülans nedeniyle derin uzayda ya da güneşin olağanüstü sıcak koronunda oluştuqları yönünde.

Fraser ve Pamela, Parker Solar Probe’ı tartışıyor.

Bu soruyu yanıtlamaya yardımcı olan atılım, 2 Mart 2022’de rastlantısal bir karşılaşma olarak başladı; Solar Orbiter o sıralarda güneşle Dünya arasındaki mesafenin yaklaşık yarısında, güneş sisteminden süzülerek geçiyordu. Gemideki manyetometreler ve parçacık sensörleri, geminin büyük bir switchback’in içinden geçtiğini gösteren veriler almaya başladı; bir buçuk saat süren yükselti okumalarıyla. Geminin hızı (saniyede yaklaşık 30-40 km) ve switchback’in gemiye göre geçiş hızı (saniyede yaklaşık 450-460 km) göz önüne alındığında, switchback’in kendisinin yarıçap boyutu yaklaşık 2,75 milyon kilometre—Dünya ile Ay arasındaki mesafenin yaklaşık 6 katı ve hatta güneşin yarıçapının 3,5 katı—olurdu.

Bu bir buçuk saatlik rastlantısal dönemde Solar Orbiter, Heavy Ion (Ağır İyon) sensörü aracılığıyla veri topladı. Bu verilerden araştırmacılar, elektronlarından arındırılmış oksijen ve karbon iyonlarında bir artış, beklenen seviyelerle karşılaştırıldığında ise helyende bir azalma fark etti. Sıcak alt katmanlarda ağır iyonlar elektronlarından arındırılır, ancak açık uzaya çıktıklarında sıcaklık düştüğü için artık bunları kaybetmezler ama geri de kazanamazlar. Aslında bu, ağır iyonları plazmanın oluştuğu durumdaki aynı durumda korur.

Solar Orbiter’ın verilerine göre, switchback içinde karşılaşılan plazmanın muhtemelen güneşin son derece sıcak koronunda, bir milyon dereceden fazla Celsius sıcaklığında “pişirildiği” oldukça açıktı. Şüphelerini doğrulamak için, Solar Orbiter switchback’i geçtiği sırada gerçekleşen Solar Dynamics Observatory verileriyle eş zamanlı çapraz referans alıp plazmayı, güneşte “koronal delik” olarak adlandırılan bir özelliğin yakınındaki kapalı bir manyetik halkaya geri izlediler.

Fraser, artık Solar Orbiter ile güneşin kutuplarını görebildiğimiz nasıl olduğunu anlatıyor.

Koronal delikler, güneşin manyetik alanlarının interplanetary uzaya doğru uzandığı daha karanlık, daha soğuk bölgelerdir. Bu durum, her iki ucu da güneş yüzeyine tutunmuş sıcak plazma yayları olan koronal halkalardan farklıdır. Plazmanın açık bir halkada açıkça oluştuğunu belirleyen araştırmacılar, switchback’in kendisinin “interchange reconnection” (yer değiştirme yeniden bağlanma) olarak bilinen bir süreç tarafından fırlatıldığı sonucuna vardı.

Interchange reconnection, halkanın bir parçasını oluşturan yay, açık bir manyetik alan çizgisiyle karşılaştığında meydana gelir. Bu, çizginin “kopmasına”, yayı geçici olarak kırmasına ve ardından farklı bir konumda yeniden düzenlenmesine neden olur. Bu süreç sırasında, yayı oluşturan aşırı ısınmış gazların bir kısmı sapan gibi interplanetary uzaya fışkırır ve Solar Orbiter’ın içinden süzülerek geçtiği “switchback” olgunu oluşturur.

Yeterince basit görünüyor. Ancak ekip, switchback içindeki parçacıkların hareketinde bir tutarsızlık olduğunu fark etti. Eğer bu parçacıklar yalnızca kırık yaydan sapan etkisiyle dışarı fışkırtılmış olsaydı, düz bir hat boyunca hareket ederlerdi. Bunun yerine, manyetik alan çizgileriyle senkronize bir şekilde davranıyor ve bir gitar teli boyunca ilerleyen mekanik dalgalar benzeri bir desen izleyen, Alfven dalgası olarak adlandırılan manyetik dalga türüne benzer bir özellik oluşturuyor.

Böylece switchback’lerin oluşumu, yalnızca kırık bir manyetik yayan uzaya fışkırtılmak kadar basit değildi; bir kez fırlatıldıktan sonra, oluşturdukları plazmanın dalga dinamiği tarafından da yönetiliyor. Bu hibrit davranışı anlama, güneş fiziği anlayışımızda büyük bir ilerleme. Güneş’in koronası hakkında bilmediğimiz daha çok şey var. Ancak lütfen bu yeni aletlerden gelen veri ve keşifler gelmeye devam etsin. Şu anda bir güneş fiziği bilimci olmak için harika bir zaman olmalı.

ESA – Solar Orbiter, gizemli manyetik switchback’lerin kökenini izliyor

J. T. Coburn ve ark. – Güneş rüzgarındaki manyetik switchback’lerin koronal kökeni hakkında

UT – Solar Orbiter, Güneş’te Birinci Kez Bir Manyetik Güneş Switchback’inin Görüntüsünü Yakaladı

UT – Neden Güneş’in Koronası Bu Kadar Sıcak? Bir Hipotez Kapatıldı, Bir Çoğu Kalıyor