Türbülans ve dalga teorisini inceleyerek manyetik alanların güneş üzerindeki gazları nasıl ısıttığını araştırmak

Bir ısı kaynağından uzaklaştıkça hava soğur. Tuhaf bir şekilde, aynı şey güneş için söylenemez, ancak Otago Üniversitesi’nden bilim adamları, bunun nedeninin önemli bir bölümünü açıklamış olabilirler.

Fizik Bölümü’nden araştırma lideri Dr. Jonathan Squire, güneşin yüzeyinin 6.000 C’de başladığını, ancak sadece birkaç yüz kilometrelik kısa bir mesafede aniden bir milyon derecenin üzerine çıkarak atmosferini oluşturduğunu söylüyor. ya da korona.

“Bu o kadar sıcak ki, gaz güneşin yerçekiminden ‘güneş rüzgarı’ olarak kaçıyor ve uzaya uçuyor, Dünya’ya ve diğer gezegenlere çarpıyor.

“Ölçümlerden ve teoriden, ani sıcaklık sıçramasının, güneşin yüzeyinden fırlayan manyetik alanlarla ilgili olduğunu biliyoruz. Ancak bunların gazı ısıtmak için tam olarak nasıl çalıştığı iyi anlaşılmamıştır – bu, Koronal Isıtma Problemi olarak bilinir.

“Astrofizikçilerin, ısınmayı açıklamak için manyetik alan enerjisinin nasıl ısıya dönüştürülebileceği konusunda birkaç farklı fikri var, ancak çoğu, gözlemlerin bazı yönlerini açıklamakta zorlanıyor” diyor.

Dr. Squire ve ortak yazar Dr. Romain Meyrand, Princeton Üniversitesi ve Oxford Üniversitesi’ndeki bilim insanlarıyla birlikte çalışıyorlar ve “sorunun” önemli bir parçasını çözmek için önceki iki teorinin tek bir teoride birleştirilebileceğini buldular. Grubun bulguları az önce yayınlandı Doğa Astronomi.

Popüler teoriler, türbülansın neden olduğu ısınmaya ve iyon siklotron dalgaları adı verilen bir tür manyetik dalganın neden olduğu ısınmaya dayanır.

“Ancak her ikisinin de bazı sorunları var – türbülans, gazdaki Hidrojen, Helyum ve Oksijenin neden kendileri kadar sıcak olduğunu, elektronların şaşırtıcı derecede soğuk kaldığını açıklamakta zorlanıyor; manyetik dalgalar teorisi bu özelliği açıklayabilirken, hiçbir şey görünmüyor. Güneşin yüzeyinden çıkan dalgaların gazı ısıtmaya yetecek kadar olması,” diyor Dr. Meyrand.

Grup, koronal gazın altı boyutlu süper bilgisayar simülasyonlarını kullanarak, bu iki teorinin aslında nasıl aynı sürecin parçası olduğunu ve “helisite bariyeri” adı verilen tuhaf bir etkiyle birbirine bağlı olduğunu gösterdi.

Bu ilgi çekici olay, Dr. Meyrand tarafından yönetilen daha önceki bir Otago çalışmasında keşfedildi.

“Plazma ısıtmasının bir tepeden aşağı akan su gibi gerçekleştiğini, elektronların hemen altta ısıtıldığını hayal edersek, sarmallık bariyeri bir baraj gibi hareket ederek akışı durdurur ve enerjisini iyon siklotron dalgalarına yönlendirir. Bu şekilde, sarmallık bariyeri iki teoriyi birbirine bağlar ve her birinin bireysel sorunlarını çözer” diye açıklıyor.

Bu son çalışma için grup, simülasyonlarda manyetik alan çizgilerini karıştırdı ve türbülansın dalgaları oluşturduğunu ve ardından ısınmaya neden olduğunu buldu.

“Bu gerçekleşirken, oluşan yapılar ve girdaplar, son zamanlarda gerçekten koronaya uçan ilk insan yapımı nesne haline gelen NASA’nın Parker Solar Probe uzay aracının en son ölçümlerine son derece benzer görünüyor.

Dr. Meyrand, “Bu, ısıtma mekanizmaları hakkındaki teorik bulgularla birleştiğinde, koronadaki temel fiziği doğru bir şekilde yakaladığımız konusunda bize güven veriyor,” diyor Dr. Meyrand.

Dr. Squire, “Güneşin atmosferi ve ardından gelen güneş rüzgarı hakkında daha fazla bilgi edinmek, bunların Dünya üzerindeki derin etkileri nedeniyle önemlidir,” diye açıklıyor.

“Güneş rüzgarının Dünya’nın manyetik alanıyla etkileşiminden kaynaklanan etkilere, Aurora’dan uyduyu yok eden radyasyona ve elektrik şebekesine zarar veren jeomanyetik akımlara kadar her şeye neden olan ‘uzay havası’ denir.

“Bütün bunlar temelde koronadan ve onun manyetik alanlarla ısınmasından kaynaklanmaktadır, bu nedenle güneş sistemi hakkındaki genel anlayışımız için ilginç olmasının yanı sıra, güneş-korona’nın dinamikleri Dünya üzerinde derin etkilere sahip olabilir.

“Belki de, temel fiziğini daha iyi anlayarak, gelecekte uzay havasını tahmin etmek için daha iyi modeller oluşturabileceğiz, böylece – kelimenin tam anlamıyla – milyarlarca dolarlık hasara yol açabilecek koruma stratejilerinin uygulanmasına izin vereceğiz.”