1.000 lisans öğrencisi, güneşle ilgili kalıcı bir gizemi çözmeye nasıl yardımcı oldu?

Yeni bir çalışma için, fizikçilerden oluşan bir ekip, güneşle ilgili en kalıcı sorulardan birini yanıtlamaya yardımcı olmak için Colorado Boulder Üniversitesi’ndeki yaklaşık 1000 lisans öğrencisini işe aldı: Yıldızın en dıştaki atmosferi veya “korona” nasıl bu kadar ısınıyor?

Araştırma, neredeyse eşi görülmemiş bir veri analizi başarısını temsil ediyor: 2020’den 2022’ye kadar, çoğunluğu birinci ve ikinci sınıf öğrencilerinden oluşan küçük bir ordu, 600’den fazla gerçek güneş patlamasının fiziğini inceledi – güneşin çalkalanan koronasından devasa enerji patlamaları.

995 lisans ve yüksek lisans öğrencisi dahil olmak üzere araştırmacılar bulgularını yayınladılar. Astrofizik Dergisi. Sonuçlar, astrofizikteki popüler bir teorinin öne sürdüğü gibi, güneş patlamalarının güneşin koronasını aşırı ısıtmaktan sorumlu olmayabileceğini gösteriyor.

Çalışmanın baş yazarı ve Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı’nda bir astrofizikçi olan James Mason, “Bu öğrencilere gerçek bilimsel araştırma yaptıklarını gerçekten vurgulamak istedik” dedi.

Çalışmanın ortak yazarı Heather Lewandowski, projeye tahmini 56.000 saatlik çalışmayla katkıda bulunan lisans öğrencileri olmadan çalışmanın mümkün olmayacağını belirterek aynı fikirdeydi.

Fizik profesörü ve CU Boulder ile Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) arasındaki ortak bir araştırma enstitüsü olan JILA üyesi Lewandowski, “İlgili herkesin büyük çabasıydı” dedi.

kamp ateşi fiziği

Çalışma, kıdemli astrofizikçilerin bile kafalarını kaşımasına neden olan bir gizemi sıfırlıyor.

Teleskop gözlemleri, güneşin koronasının milyonlarca Fahrenheit derecelik sıcaklıklarda cızırdadığını gösteriyor. Buna karşılık güneşin yüzeyi çok daha soğuktur ve yalnızca binlerce dereceyi gösterir.

Mason, “Bu, bir kamp ateşinin tam önünde durmak gibi ve siz geri çekildikçe çok daha sıcak oluyor” dedi. “Hiç bir anlamı yok.”

Bazı bilim adamları, en gelişmiş teleskopların bile tespit edemeyeceği kadar küçük olan özellikle küçük parlamaların veya “nano parlamaların” sorumlu olabileceğinden şüpheleniyor. Bu tür olaylar varsa, neredeyse sürekli olarak güneşin karşısında ortaya çıkabilirler. Ve teoriye göre, koronayı kızartmak için toplayabilirler. Binlerce kibrit kullanarak bir tencere su kaynatmayı düşünün.

Mason, kesin olarak söylemek için çok erken olduğunu düşünmesine rağmen, öğrencilerin sonuçlarının bu teori hakkında şüphe uyandırdığını söyledi.

Mason, “Sonucumuzun farklı olacağını umuyordum. Hala nanoflares’lerin koronal ısınmanın önemli bir itici gücü olduğunu düşünüyorum” dedi. “Ama makalemizdeki kanıtlar bunun tersini gösteriyor. Ben bir bilim adamıyım. Kanıtların gösterdiği yere gitmeliyim.”

En yoğun salgın zamanları

Çaba, COVID-19 salgınının zirvesinde başladı.

2020 baharında, ülkedeki çoğu üniversite gibi CU Boulder da kurslarını tamamen çevrimiçi hale getirdi. Ancak Lewandowski bir açmazla karşı karşıya kaldı: O sonbaharda “Deneysel Fizik I” adlı uygulamalı araştırma dersi veriyordu ve öğrencilerinin yapacak hiçbir şeyi yoktu.

Lewandowski, “Bu, en yoğun salgın zamanlarıydı” dedi. “Bazen hayatın o zamanlar nasıl olduğunu hatırlamak zor. Bu öğrenciler çok izole olmuşlardı. Gerçekten stresliydiler.”

O zamanlar CU Boulder’daki Atmosfer ve Uzay Fiziği Laboratuvarı’nda (LASP) araştırmacı olan Mason bir fikir önerdi.

Bilim adamı uzun zamandır güneş patlamalarının matematiğini araştırmak istiyordu. Özellikle, 2011 ile 2018 yılları arasında meydana gelen ve uzaydaki aletler tarafından tespit edilen binlerce parlama veri setini incelemeye çalışmıştı. Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi’nin Yer Durağan Operasyonel Çevre Uydusu (GOES) serisini ve LASP’ta tasarlanan ve inşa edilen bir CubeSat görevi olan NASA’nın Minyatür X-ışını Güneş Spektrometresini (MinXSS) içeriyordu.

Sorun: Kendi başına inceleyemeyeceği kadar çok işaret fişeği vardı.

İşte o zaman Mason ve Lewandowski öğrencilerden yardım istedi.

Mason, bilim adamlarının onlarca yıldır doğrudan gözlemledikleri daha büyük parlamaların fiziğini inceleyerek, nano alevlerin davranışları hakkında ayrıntılar çıkarabileceğinizi açıkladı.

Tam da bunu yapmak için, öğrenciler üç veya dört kişilik gruplara ayrıldılar ve sömestr boyunca analiz etmek istedikleri normal bir parlamayı seçtiler. Sonra, bir dizi uzun hesaplamayla, bu olayların her birinin güneşin koronasına ne kadar ısı akıtabileceğini topladılar.

Hesaplamaları net bir tablo çizdi: Güneşin nano-ışınlarının toplamı muhtemelen koronasını milyonlarca Fahrenheit dereceye ısıtmak için yeterince güçlü olmayacaktı.

eğitim deneyimleri

Koronayı bu kadar sıcak yapan şey net değil. Rakip bir teori, güneşin manyetik alanındaki dalgaların enerjiyi güneşin içinden atmosferine taşıdığını öne sürüyor.

Ancak çalışmanın asıl bulguları, tek önemli sonuçları değil. Lewandowski, öğrencilerinin kariyerlerinin bu kadar erken dönemlerinde bilim adamları ve mühendisler için ender rastlanan fırsatlara sahip olduklarını, bilimsel araştırmanın gerçek dünyada iş birliğine dayalı ve çoğu zaman karmaşık olan yolunu ilk elden öğrenebildiklerini söyledi.

“Hala salonlarda öğrencilerin bu ders hakkında konuştuklarını duyuyoruz” dedi. “Öğrencilerimiz gerçekten zor bir zamanda bir topluluk oluşturup birbirlerini destekleyebildiler.”