Güneş'in en kalıcı sırlarından birinin kilidini açmak

Almanya'daki Max Planck Güneş Sistemi Araştırma Enstitüsü'nden (MPS) bir grup bilim insanı, Güneş'in en sinir bozucu gizemlerinden birini anlamada önemli bir ilerleme kaydetti: Yıldızımız, Güneş Sistemi'ni oluşturan parçacıkları nasıl itiyor? güneş rüzgarı uzayın içine?

Bilgi, güneş koronasının daha önce araştırmacıların ulaşması zor olan önemli bir bölgesine dair farklı bir bakış açısı sunuyor. Ekip burada ilk kez uzun, iç içe geçmiş bir ağa benzeyen dinamik bir plazma yapıları ağını kaydetti. Çeşitli uzay sondalarından ve kapsamlı bilgisayar simülasyonlarından elde edilen veriler birleştirildiğinde belirgin bir resim ortaya çıkıyor: Manyetik enerji boşaltılıyor ve parçacıklar, uzun koronal ağ yapılarının etkileşime girdiği uzaya kaçıyor.

ABD Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi'nin (NOAA) Jeostatik Operasyonel Çevresel Uyduları (GOES), geleneksel olarak kendilerini okyanusların dışındaki şeylerle ilgilendirmiştir. güneş.

Genişletilmiş güneş koronasını görüntülemek için bir keşif gözlem kampanyası Ağustos ve Eylül 2018'de gerçekleştirildi. GOES'in Güneş Ultraviyole Görüntüleyicisi (SUVI) bir aydan fazla bir süre boyunca her zaman olduğu gibi doğrudan Güneş'e baktı ve her iki yanından görüntüler yakaladı.

Gözlem kampanyası sırasında SUVI'nin baş bilim insanı olarak görev yapan SwRI'dan Dr. Dan Seaton şunları söyledi: "Keşfedilmemiş bir bölgeyi gözlemlemek için alışılmadık bir şekilde bir enstrüman kullanma fırsatına sahip olduk. İşe yarayıp yaramayacağını bile bilmiyorduk ama eğer işe yarasaydı önemli keşifler yapardık.”

Ara korona, güneş atmosferinin görünürden 350 bin kilometre yukarıdaki bir katmanı Güneş'in yüzeyi, çeşitli görüş açılarından alınan fotoğrafların birleştirilmesiyle ilk kez ultraviyole ışıkta fotoğraflanabildi ve bu da cihazın görüş alanını önemli ölçüde artırdı.

Yeni çalışmanın baş yazarı MPS'den Dr. Pradeep Chitta şunları söyledi: “Koronanın ortasında, güneş araştırmaları bir tür kör noktaya sahipti. GOES verileri artık önemli bir gelişme sağlıyor. Orta koronada araştırmacılar güneş rüzgârını yönlendiren ve modüle eden süreçlerden şüpheleniyorlar.”

Yıldızımızın en kapsamlı yönlerinden biri güneş rüzgârıdır. Güneş'in etki alanını ifade eden, seyreltilmiş bir plazma kabarcığı olan heliosfer, Güneş'in uzaya fırlattığı ve Güneş Sistemimizin sınırına kadar seyahat eden yüklü parçacıkların akışı tarafından yaratılır. Güneş rüzgarı hızına göre hızlı ve yavaş bileşenlere ayrılır. Koronal ultraviyole radyasyonda karanlık görünen alanlar olan koronal deliklerin iç kısımları, saniyede 500 kilometreden fazla hızla gidebilen hızlı güneş rüzgarının kaynaklandığı yerdir. Ancak yavaşlayan güneş rüzgârının kökenleri hakkında daha az şey biliniyor. Bununla birlikte, yavaş güneş rüzgarının parçacıkları bile uzayda 300 ila 500 km/s'lik süpersonik hızlarla hareket eder.

Bir milyon derecenin üzerindeki sıcak koronal plazmanın yavaş güneş rüzgarını oluşturabilmesi için Güneş'ten kaçması gerekiyor. Burada nasıl bir mekanizma işliyor? Dahası, yavaş güneş rüzgarı homojen değildir ancak en azından kısmen açıkça ayırt edilebilen şeritlerden oluşan ışın benzeri bir yapıyı ortaya çıkarır. Nereden ve nasıl kaynaklanıyorlar? Bunlar yeni çalışmada ele alınan sorulardır.

GOES verilerinde araştırmacıların dikkatini çeken ekvatora yakın bir bölge görülebiliyor: Güneş rüzgârının Güneş'ten engellenmeden uzaklaştığı, güçlü manyetik alan. Bu sistem etkileşimlerinin, yavaşlayan güneş rüzgârının potansiyel kökenleri olduğu düşünülmektedir.

Bu bölgenin üzerindeki orta korona, GOES verilerinde radyal olarak dışarı doğru işaret eden uzun plazma yapılarıyla gösterilmektedir. İlk kez doğrudan gözlemlenen bu olgu, yazar ekip tarafından koronal ağ olarak adlandırılıyor. Webin yapıları sık sık etkileşime girer ve yeniden düzenlenir.

Araştırmacılar uzun zamandır dış koronanın güneş plazmasının benzer bir mimari sergilediğini biliyorlardı. Geçtiğimiz yıl 25. yılını kutlayan SOHO uzay aracındaki koronagraf LASCO (Geniş Açı ve Spektrometrik Koronagraf), onlarca yıldır bu bölgeden görünür ışıkta görüntüler sağlıyor.

Uzayda yolculuğuna başlayan yavaş güneş rüzgarının, bilim insanları tarafından jet akımına benzer bir yapıya sahip olduğu düşünülüyor. Son çalışmanın etkileyici bir şekilde gösterdiği gibi, bu yapı zaten orta kesimde hakimdir. korona.

Araştırmacılar ayrıca fenomeni daha derinlemesine anlamak için diğer uzay sondalarından gelen bilgileri de incelediler: NASA'nın Güneş Dinamikleri Gözlemevi (SDO) tarafından Güneş yüzeyinin eş zamanlı bir resmi sağlanırken, STEREO-A uzay aracı tarafından yandan bir görünüm sağlandı. 2006'dan beri Dünya'dan önce Güneş'in etrafında dönüyor.

Bilgisayar simülasyonlarını gerçekleştiren Predictive Science Inc.'den Dr. Cooper Downs şunları söyledi: "Güneş'in uzaktan algılama gözlemlerini içeren modern hesaplama tekniklerini kullanan araştırmacılar, güneş koronasındaki bulunması zor manyetik alanın gerçekçi 3 boyutlu modellerini oluşturmak için süper bilgisayarları kullanabilirler. Bu çalışmada ekip, bu döneme ait koronanın manyetik alanını ve plazma durumunu simüle etmek için gelişmiş bir manyetohidrodinamik (MHD) modeli kullandı."

Bilgisayar simülasyonlarını gerçekleştiren Predictive Science Inc.'den Dr. Cooper Downs şunları söyledi: "Bu, orta koronada gözlemlediğimiz büyüleyici dinamikleri, güneş rüzgarı oluşumuna ilişkin mevcut teorilerle ilişkilendirmemize yardımcı oldu."

Çita şuraya, "Hesaplamaların gösterdiği gibi, koronal ağın yapıları manyetik alan çizgilerini takip ediyor. Analizimiz, orta koronadaki manyetik alanın mimarisinin yavaş güneş rüzgarına damgasını vurduğunu ve parçacıkların uzaya doğru hızlandırılmasında önemli bir rol oynadığını gösteriyor. Ekibin yeni sonuçlarına göre orta koronadaki sıcak güneş plazması, koronal ağın açık manyetik alan çizgileri boyunca akıyor. Alan çizgilerinin kesiştiği ve etkileşime girdiği yerde enerji açığa çıkar.”

"Araştırmacıların temel bir olgu üzerinde olduklarını gösteren çok şey var. Güneş aktivitesinin yüksek olduğu dönemlerde, ekvatorun yakınında, yüksek manyetik alan kuvvetine sahip alanların yakınında koronal delikler sıklıkla meydana gelir. Bu nedenle gözlemlediğimiz koronal ağın izole bir durum olması pek mümkün değil."

Ekip, gelecekteki güneş enerjisi görevlerinden daha fazla ve daha ayrıntılı bilgiler elde etmeyi umuyor. Bunlardan bazıları, örneğin ESA'nın 3 için planlanan Proba-2024 misyonu gibi, orta koronayı hedef alan cihazlarla donatılmış. MPS, bu görevin verilerinin işlenmesi ve analiz edilmesiyle ilgilenmektedir. NASA'nın Parker Solar Probe'u ve ESA'nın Solar Orbiter'ı gibi Dünya-Güneş hattını terk eden şu anda çalışan sondalardan elde edilen gözlemsel verilerle birlikte bu, koronal ağın üç boyutlu yapısının daha iyi anlaşılmasını sağlayacaktır.

Dergi Referans:

1. LP Chitta, DB Seaton, C. Downs, CE DeForest, AK Higginson. Oldukça yapılandırılmış yavaş güneş rüzgarını yönlendiren karmaşık bir koronal ağın doğrudan gözlemleri. Doğa Astronomisi, 24 Kasım 2022. DOI: 10.1038/s41550-022-01834-5