NASA’nın Geçiş Bölgesi ve Koronal Explorer (TRACE) uzay aracı tarafından gözlemlenen görünen koronal döngüler. Kredi bilgileri: NASA/TRACE
Yeni çalışma, Güneş’in atmosferinin yapısı hakkında uzun süredir devam eden varsayımlara meydan okuyor.
Birçok koronal ilmek – ipli iplikçikler plazma Bilim adamlarının uzun süredir Güneş’in atmosferinde var olduğunu düşündükleri – Güneş hakkında bildiğimiz ve bilmediğimiz şeylere dair geçerli varsayımlara meydan okuyan yeni bir makaleye göre, aslında optik illüzyonlar olabilir.
Ulusal Atmosferik Araştırmalar Merkezi (NCAR) tarafından yürütülen ve yayınlanan araştırma, Astrofizik Dergisi, güneş koronasının son teknoloji, gerçekçi bir 3D simülasyonuna güveniyordu. Birkaç yıl önce NCAR’da gerçekleştirilen simülasyon, bilim adamlarının bireysel koronal halkaları izole etmek amacıyla koronayı farklı bölümlere ayırmasına izin verdi.
Buldukları şey, ilmeklerin çoğunun aslında ilmek olmadığıydı.
Araştırma ekibi aradıkları bazı koronal döngüleri tam olarak saptayabilmiş olsa da, birçok durumda Güneş’ten alınan görüntülerde döngüler gibi görünen şeylerin aslında güneş atmosferindeki parlak plazma kırışıklıkları olabileceğini keşfettiler. Parlak plazma tabakaları üst üste katlandığında, kıvrımlar parlak ince çizgiler gibi görünür ve farklı ve kendi kendine yeten plazma ipliklerinin görünümünü taklit eder.
Araştırma ekibinin “koronal peçe” hipotezi olarak adlandırdığı bulgular, varsayılan koronal döngüler onlarca yıldır yoğunluk, sıcaklık ve diğer fiziksel bilgiler hakkında bilgi çıkarmanın bir yolu olarak kullanıldığından, Güneş’i anlamamız için önemli etkilere sahiptir. Güneş atmosferinin özellikleri.
Araştırmayı yöneten NCAR bilim adamı Anna Malanushenko, “Tüm kariyerimi koronal döngüleri incelemekle geçirdim” dedi. “Bu simülasyonun bana onları daha detaylı inceleme fırsatı vereceği için heyecanlandım. Bunu hiç beklemiyordum. Sonuçları görünce beynim yandı. Bu, Güneş’in atmosferini anlamak için tamamen yeni bir paradigmadır.”
Araştırma tarafından finanse edildi NASA ve NCAR’ın Yüksek İrtifa Gözlemevi, Lockheed Martin Güneş ve Astrofizik Laboratuvarı, Güneybatı Araştırma Enstitüsü ve NASA Goddard’dan işbirlikçileri içeriyordu. NCAR, Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenmektedir.
zorlu sezgi
Güneşten aşırı morötesi ışık altında çekilen görüntülerde koronal döngüler gibi görünen şeyler görülebilir. Onların var olduğu varsayımı, bilim adamları için doğal bir varsayımdır, çünkü bu, en temel manyetizma anlayışımıza uymaktadır.
Çoğu okul çocuğu, bir noktada, bir çubuk mıknatısın yanına demir talaşları serpildiğinde ne olduğunu görmüştür. Talaşlar, çubuk mıknatısın bir kutbundan diğerine dönen manyetik alan çizgileri boyunca kendilerini yönlendirir. Bu kıvrımlı çizgiler, mıknatıstan uzaklaştıkça yayılır, zayıflar ve daha az yoğun hale gelir.
Güneş’in görüntülerinde görünen koronal döngüler çarpıcı bir şekilde benzer görünüyor ve Güneş’te önemli bir manyetik alan olduğundan, aralarında bir plazma ipi tutabilecek ve döngüler oluşturabilecek manyetik alan çizgilerinin varlığı açık bir açıklama gibi görünüyor. Ve aslında, yeni çalışma, bu tür döngülerin muhtemelen var olduğunu doğrulamaktadır.
Bununla birlikte, Güneş’te görülen koronal halkalar, bizim mıknatıs anlayışımıza dayanarak hiçbir zaman tam olarak gerektiği gibi davranmadı. Örneğin, bilim adamları, tıpkı demir talaşı deneyinde olduğu gibi, koronada daha yükseğe çıktıkça, Güneş üzerindeki manyetik alan çizgilerinin birbirinden ayrılmasını bekleyeceklerdir. Bu olursa, alan çizgileri arasında sıkışan plazma da sınırlar arasında yayılarak daha kalın, daha az parlak döngüler oluşturur. Ancak Güneş’in görüntüleri bu fenomeni göstermiyor. Bunun yerine, daha dışarıdaki halkalar hala ince ve parlak görünüyor.
Bu ilmeklerin bir koronal örtüdeki kırışıklıklar olma olasılığı, ilmeklerden beklentilerimizle bu ve diğer tutarsızlıkları açıklamaya yardımcı olur – ama aynı zamanda yeni sorular da sorar. Örneğin, kıvrımların şeklini ve kalınlığını ne belirler? Ve Güneş’in görüntülerindeki görünen döngülerin kaç tanesi gerçekte gerçek ipliklerdir ve kaç tanesi optik yanılsamadır?
Malanushenko, “Bu çalışma bize bilim adamları olarak varsayımlarımızı her zaman sorgulamamız gerektiğini ve sezgilerimizin bazen aleyhimize çalışabileceğini hatırlatıyor.” Dedi.
Yenilikçi model, Güneş’in yeni bir görünümünü sunuyor
Koronal döngülerin yanılsama olabileceği keşfi, NCAR liderliğindeki bir çabayla güneş koronasını modellemek için genişletilen ışınımlı bir manyetohidrodinamik model olan MURaM sayesinde mümkün oldu. Birkaç yıl önce, Lockheed Martin Solar ve Astrophysics Laboratory tarafından yönetilen bir grup araştırmacı, güneş koronasının son derece ayrıntılı bir simülasyonunu oluşturmak için MURaM’ı kullandı.
Simülasyon, ilk üretildiğinde çığır açıcıydı, çünkü Güneş’in birden fazla bölgesinde, konvektif bölgenin üst kısmından – Güneş yüzeyinin yaklaşık 10.000 kilometre altından – güneş yüzeyi ve ötesinde neler olduğunu aynı anda modelleyebildi. Güneş koronasına yaklaşık 40.000 kilometre kadar. Güneş’in bu çeşitli bölgeleri, yoğunluk ve basınçtaki farklılıklar da dahil olmak üzere çok çeşitli fiziksel koşulları kapsar ve bu nedenle bilim adamları daha önce bu bölgeleri birleşik bir simülasyonda matematiksel olarak temsil etmenin bir yolunu bulamamışlardır.
Diğer sonuçların yanı sıra, yeni simülasyon ilk kez bir güneş patlamasının tüm yaşam döngüsünü, güneş yüzeyinin altında enerji birikmesinden yüzeyde parlamanın ortaya çıkmasına ve son olarak patlamanın patlamasına kadar yakalamayı başardı. enerji.
Model ayrıca, “sentetik” gözlemler oluşturmak için kullanılabilecek manyetik alan ve plazmanın yapısını içeren 3 boyutlu veri setleri üretti. Güneş koronası optik olarak ince olduğu için – yani içini görmek nispeten kolaydır – koronadaki yapılar Güneş görüntülerinde birbiriyle örtüşür. Bu, diğer döngülerle örtüşen bir “döngü”nün önde mi yoksa arkada mı olduğunu söylemeyi zorlaştırır. Ayrıca, döngünün kendisinin bir bahçe hortumu gibi kompakt bir kesite sahip olup olmadığını veya kenardan bakıldığında uzun bir kurdeleye benzediğini söylemek de zordur. İnce bir iplik gibi görünen şeyin, parlak bir plazma tabakasındaki bir katlanmanın neden olduğu optik bir artefakt olması da mümkündür.
MURaM tarafından üretilen veri küpleri, bilim adamlarına güneş atmosferini inceleme ve üst üste binen yapıları ayrı ayrı inceleme fırsatı veriyor, şu anda sahip olduğumuz gözlemevleri ve aletlerle mümkün olmayan bir şey.
MURaM simülasyonu şimdiye kadar yapılmış en gerçekçi güneş korona simülasyonlarından biri olsa da, hala sadece bir model. Kaç tane koronal döngünün aslında optik illüzyonlar olduğunu anlamak, koronayı ve yeni veri analizi tekniklerini araştıran dikkatle tasarlanmış gözlemsel yöntemler gerektirecektir.
Malanushenko, “Bu tür teknikleri tasarlamanın son derece zor olacağını biliyoruz, ancak bu çalışma, Güneş’in gözlemlerini şu anda yorumlama şeklimizin, yıldızımızın fiziğini gerçekten anlamamız için yeterli olmayabileceğini gösteriyor.” Dedi.
Referans: A. Malanushenko, MCM Cheung, CE DeForest, JA Klimchuk ve M. Rempel tarafından yazılan “The Coronal Veil”, 2 Mart 2022, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac3df9