Big Bear Güneş Gözlemevi’ndeki Goode Güneş Teleskobu kullanılarak yapılan yeni bir araştırma, güneş lekesi gölgesinden gelen ve Güneş’in koronasında milyon derecelik sıcaklıkları koruyabilen yoğun dalga enerjisini ortaya çıkardı. Bulgu, Güneş’in koronal ısınma sorununa ilişkin anlayışımızı geliştirirken, gizem henüz tam olarak çözülmedi.
gelen verilerle[{” attribute=””>Big Bear Solar Observatory’s Goode Solar Telescope, researchers discover intense wave energy in the coldest region on the Sun, the sunspot umbra, which is driving puzzling temperatures in the star’s upper atmosphere.
Nearly five thousand kilometers above the Sun’s surface lies a century-old question for solar physicists — how are temperatures in the star’s upper atmosphere, or corona, hundreds of times hotter than temperatures at the Sun’s visible surface?
An international team of scientists has a new answer to the question — commonly referred to as the Sun’s coronal heating problem — with new observational data obtained with the 1.6-meter Goode Solar Telescope (GST) at Big Bear Solar Observatory (BBSO), operated by NJIT’s Center for Solar Terrestrial Research (CSTR).
In a study published recently in the journal Nature Astronomy, researchers have unveiled the discovery of intense wave energy from a relatively cool, dark and strongly magnetized plasma region on the Sun, capable of traversing the solar atmosphere and maintaining temperatures of a million degrees Kelvin inside the corona.
Extreme ultra-violet emission by solar coronal plasma at millions of degrees. Credit: Atmospheric Imaging Assembly (AIA) on board NASA’s Solar Dynamics Observatory (SDO) spacecraft
Researchers say the finding is the latest key to unraveling a host of related mysteries pertaining to Earth’s nearest star.
“The coronal heating problem is one of the biggest mysteries in solar physics research. It has existed for nearly a century,” said Wenda Cao, BBSO director and NJIT physics professor who is co-author of the study. “With this study, we have fresh answers to this problem, which may be key to untangling many confusing questions in energy transportation and dissipation in the solar atmosphere, as well as the nature of space weather.”
Using GST’s unique imaging capabilities, the team led by Yuan Ding was able to initially capture transverse oscillations in the darkest and coldest region on the Sun, called the sunspot umbra.
Such dark sunspot regions can form as the star’s strong magnetic field suppresses thermal conduction and hinders the energy supply from the hotter interior to the visible surface (or photosphere), where temperatures reach roughly 5,000 degrees Celsius.
Güneş lekesindeki enine hareketin yüksek çözünürlüklü gözlemlerini gösteren bir video. Kredi: NJIT-BBSO, Yuan ve diğerleri, Nature Astronomy, 2023
Araştırmak için ekip, BBSO’nun GST’si tarafından 14 Temmuz 2015’te kaydedilen aktif bir güneş lekesinde tespit edilen çok sayıda karanlık özellikle ilgili aktiviteyi ölçtü – manyetik alanın 6.000 kattan daha güçlü olduğu güneş lekesi umbrası içindeki plazma fibrillerinin salınımlı enine hareketleri dahil Dünya’nınkinden daha.
NJIT-CSTR güneş fiziği araştırma profesörü ve BBSO kıdemli bilim adamı Vasyl Yurchyshyn, “Lifler, tipik olarak 500-1.000 km yüksekliğe ve yaklaşık 100 km genişliğe sahip koni biçimli yapılar olarak görünür” dedi. “Ömürleri iki ila üç dakika arasında değişiyor ve gölgenin en karanlık kısımlarında, manyetik alanların en güçlü olduğu aynı yerde yeniden ortaya çıkma eğilimindeler.”
Cao, “Bu karanlık dinamik fibriller, güneş lekesi gölgesinde uzun süredir gözlemleniyordu, ancak ekibimiz ilk kez hızlı dalgaların tezahürü olan yanal salınımlarını tespit edebildi” dedi. “Güçlü bir şekilde mıknatıslanmış fibrillerdeki bu kalıcı ve her yerde bulunan enine dalgalar, dikey olarak uzatılmış manyetik kanallardan yukarı doğru enerji getirir ve Güneş’in üst atmosferinin ısınmasına katkıda bulunur.”
Güneşimizin Anatomisi. Kredi bilgileri: ESA
Ekip, bu dalgaların sayısal bir simülasyonu aracılığıyla, taşınan enerjinin, Güneş’in üst atmosferinin aktif bölge plazmasındaki enerji kayıplarından binlerce kat daha güçlü olabileceğini tahmin ediyor. koronadaki alevli plazma sıcaklıklarını yükseltir.
Yurchyshyn, “Güneş’in her yerinde çeşitli dalgalar tespit edildi, ancak tipik olarak enerjileri koronayı ısıtamayacak kadar düşük” dedi. “Güneş lekesi gölgesinde tespit edilen hızlı dalgalar, güneş lekelerinin üzerindeki koronayı ısıtmaktan sorumlu olabilecek kalıcı ve verimli bir enerji kaynağıdır.”
Şimdilik araştırmacılar, yeni bulguların yalnızca güneş lekesi gölgesi hakkındaki görüşümüzde devrim yaratmakla kalmayıp, fizikçilerin güneş koronasının enerji taşıma süreçleri ve ısınması konusundaki anlayışını ilerletmede önemli bir adım daha sunduğunu söylüyor.
Ancak, koronal ısınma sorunuyla ilgili sorular devam ediyor.
Cao, “Bu bulgular gizemi çözmeye yönelik bir adım olsa da, güneş lekelerinden çıkan enerji akışı yalnızca güneş lekelerinde kök salmış bu halkaları ısıtmaktan sorumlu olabilir” dedi. “Bu arada, hala açıklanmayı bekleyen sıcak koronal halkalarla ilişkili güneş lekesi olmayan başka bölgeler de var. GST/BBSO’nun, yıldızımızın gizemlerini daha da açığa çıkarmak için en yüksek çözünürlüklü gözlemsel kanıtları sunmaya devam etmesini bekliyoruz.”
Referans: Ding Yuan, Libo Fu, Wenda Cao, Błażej Kuźma, Michaël Geeraerts, Juan C. Trelles Arjona, Kris Murawski, Tom Van Doorsselaere, Abhishek K. Srivastava, Yuhu “Enine salınımlar ve güçlü bir şekilde manyetize edilmiş güneş lekesinde bir enerji kaynağı” Miao, Song Feng, Xueshang Feng, Carlos Quintero Noda, Basilio Ruiz Cobo ve Jiangtao Su, 25 Mayıs 2023, Doğa Astronomisi.
DOI: 10.1038/s41550-023-01973-3