Parker Solar Probe, Güneş’in Yüzeyinin Yakınında Manyetik Enerji Buluyor, Güneş Rüzgarının Yerçekimine Meydan Okuyan Hızlara Ulaşmasını Sağlıyor

NASA’nın Parker Solar Probe’u, Güneş’in Hızlı Rüzgarını Sürdüren Mekanizmayı Tanımlıyor

Parker Solar Probe verileri, araştırmacıların güneş rüzgarının saatte 1 milyon mili aşan hızlara nasıl ulaşabileceğini anlamalarına yardımcı oldu. Bu, büyük güneş patlamalarını tahmin etmeye, kozmik rüzgar fenomeni anlayışımızı geliştirmeye ve yaşanabilir gezegen arayışına yardımcı olabilir.

Dünya üzerinde şimdiye kadar kaydedilen en hızlı rüzgarlar saatte 200 milin üzerine çıktı, ancak bu rüzgarlar bile güneşin rüzgarıyla karşılaştırıldığında sönük kalıyor.

Dergide 7 Haziran 2023 tarihinde yayınlanan bir makalede Doğa, bir araştırmacı ekibi, güneş rüzgarının saatte 1 milyon millik hızları nasıl aştığını açıklamak için NASA’nın Parker Güneş Sondası’ndan gelen verileri kullandı. Güneş yüzeyinin yakınındaki manyetik alandan salınan enerjinin, iyonize parçacıklardan oluşan hızlı güneş rüzgarını harekete geçirecek kadar güçlü olduğunu keşfettiler. plazma-güneşten dışarı doğru akan.

Maryland Üniversitesi Fizik Bölümü ve Fizik Bilimi ve Teknoloji Enstitüsü’nde (IPST) Seçkin bir Üniversite Profesörü olan James Drake, UC Berkeley’den ilk yazar Stuart Bale ile birlikte bu araştırmayı yönetti. Drake, bilim adamlarının 1950’lerden beri güneş rüzgarı sürücülerini anlamaya çalıştıklarını ve dünya her zamankinden daha fazla birbirine bağlı olduğundan, Dünya için çıkarımların önemli olduğunu söyledi.

Güneş rüzgarı, güneş sistemimizdeki gezegenleri galaksinin etrafında dönen yüksek enerjili kozmik ışınlardan koruyan, heliosfer olarak bilinen dev bir manyetik baloncuk oluşturur. Bununla birlikte, güneş rüzgarı aynı zamanda plazmayı ve güneşin manyetik alanının bir kısmını da taşır, bu da Dünya’nın manyetosferine çarpabilir ve jeomanyetik fırtınalar da dahil olmak üzere rahatsızlıklara neden olabilir.

Sanatçının güneşe yaklaşan Parker Solar Probe uzay aracı konsepti. Kredi: NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben

Bu fırtınalar, güneş patlamaları ve koronal kütle püskürmeleri olarak bilinen uzaya muazzam miktarda plazma atımı dahil olmak üzere, güneş daha çalkantılı bir aktivite yaşadığında meydana gelir. Jeomanyetik fırtınalar, Dünya’nın kutuplarının yakınında görülebilen muhteşem aurora ışık gösterilerinden sorumludur, ancak en güçlü hallerinde, bir şehrin elektrik şebekesini devre dışı bırakabilir ve hatta potansiyel olarak küresel iletişimi bozabilirler. Bu tür olaylar nadiren de olsa uzaydaki astronotlar için ölümcül olabilir.

Drake, “Rüzgarlar, güneşten Dünya’ya pek çok bilgi taşır, bu nedenle güneş rüzgarının arkasındaki mekanizmayı anlamak, Dünya’daki pratik nedenlerle önemlidir.” Dedi. “Bu, güneşin nasıl enerji saldığını ve iletişim ağlarımız için bir tehdit oluşturan jeomanyetik fırtınaları nasıl yönlendirdiğini anlama yeteneğimizi etkileyecek.”

Önceki çalışmalar, güneşin manyetik alanının bir şekilde güneş rüzgarını yönlendirdiğini ortaya çıkardı, ancak araştırmacılar altta yatan mekanizmayı bilmiyorlardı. Bu yılın başlarında, Drake ortak yazarlık güneş rüzgarının ısınmasının ve hızlanmasının, Drake’in bilimsel kariyerini incelemeye adadığı bir süreç olan manyetik yeniden bağlanma tarafından yönlendirildiğini savundu.

Yazarlar, güneşin tüm yüzeyinin, zıt yönlere işaret eden manyetik alanlar çapraz bağlandığında meydana gelen manyetik yeniden bağlanma ile yukarı doğru itilen küçük sıcak plazma “jetleri” ile kaplı olduğunu açıkladılar. Buna karşılık, bu, büyük miktarda enerjinin salınmasını tetikler.

NASA’nın Parker Güneş Sondası, Güneş’in üst atmosferi olan korona boyunca uçtu ve oradaki parçacıkları ve manyetik alanları örnekledi. Bu, tarihte ilk kez bir uzay aracının Güneş’e temas etmesiydi. Kredi: Ben Smith/ Uygulamalı Fizik Laboratuvarı/ NASA

Drake, “Zıt yönlere işaret eden iki şey genellikle birbirini yok eder ve bu durumda bunu yapmak manyetik enerjiyi serbest bırakır” dedi. “Güneşte meydana gelen bu patlamaların hepsi bu mekanizma tarafından yönlendiriliyor. Bir manyetik alanın yok edilmesidir.”

Bu süreçleri daha iyi anlamak için yeni kitabın yazarları Doğa kağıt, güneşin en dıştaki ve en sıcak tabakası olan koronadan dışarı akan plazmayı analiz etmek için Parker Solar Probe’dan gelen verileri kullandı. Nisan 2021’de Parker, güneşin koronasına giren ilk uzay aracı oldu ve o zamandan beri güneşe yaklaşıyor. Bu yazıda alıntılanan veriler, 13 güneş yarıçapı veya güneşten kabaca 5,6 milyon mil uzakta alınmıştır.

Drake, “Güneşe çok yaklaştığınızda, Dünya’dan göremediğiniz şeyleri görmeye başlıyorsunuz” dedi. “Dünyayı çevreleyen tüm uydular güneşten 210 güneş yarıçapı uzaklıkta ve şimdi 13’e düştük. Alabileceğimiz kadar yakınız.”

Bu yeni verileri kullanarak, Doğa makale yazarları, güneş rüzgarının kaynağı olduğu kadar güneşin manyetik alanındaki açıklıklar olan koronal deliklerde meydana gelen manyetik enerji patlamalarının ilk karakterizasyonunu sağladılar.

Araştırmacılar, değiş tokuş bağlantısı olarak bilinen açık ve kapalı manyetik alanlar arasındaki manyetik yeniden bağlantının, daha önce düşünüldüğü gibi bir dizi izole olaydan ziyade sürekli bir süreç olduğunu gösterdi. Bu, onları, ısıtılmış plazmanın dışarı doğru püskürtülmesini sağlayan manyetik enerji salınım oranının yerçekimini yenecek ve güneşin hızlı rüzgarını üretecek kadar güçlü olduğu sonucuna götürdü.

Araştırmacılar, güneşte sürekli meydana gelen bu daha küçük enerji salınımlarını anlayarak, plazmayı uzaya fırlatan daha büyük ve daha tehlikeli patlamaları anlamayı ve hatta muhtemelen tahmin etmeyi umuyorlar. Dünya üzerindeki etkilerine ek olarak, bu çalışmadan elde edilen bulgular astronominin diğer alanlarına da uygulanabilir.

Drake, “Rüzgarlar evrendeki nesneler tarafından üretilir, bu nedenle rüzgarı güneşten neyin yönlendirdiğini anlamanın geniş etkileri vardır” dedi. “Örneğin, yıldızlardan gelen rüzgarlar, gezegen sistemlerini yaşanabilirliği etkileyebilecek galaktik kozmik ışınlardan korumada çok önemli bir rol oynuyor.”

Bu sadece evreni anlamamıza değil, muhtemelen diğer gezegenlerde yaşam arayışımıza da yardımcı olacaktır.

Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için bkz. Parker Solar Probe, Hızlı Solar Rüzgara Dalıyor ve Kaynağını Keşfediyor.

Referans: “Koronal delikler içindeki hızlı güneş rüzgarının kaynağı olarak kavşak yeniden bağlantısı”, SD Bale, JF Drake, MD McManus, MI Desai, ST Badman, DE Larson, M. Swisdak, TS Horbury, NE Raouafi, T. Phan, M. Velli, DJ McComas, CMS Cohen, D. Mitchell, O. Panasenco ve JC Kasper, 7 Haziran 2023, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-023-05955-3

Drake’e ek olarak, UMD’nin Elektronik ve Uygulamalı Fizik Araştırma Enstitüsü’nde araştırma bilimcisi olan Marc Swisdak bu çalışmanın ortak yazarlarından biridir.

Bu çalışma tarafından desteklenmiştir NASA (Sözleşme No. NNN06AA01C). Bu hikaye mutlaka bu organizasyonun görüşlerini yansıtmamaktadır.