Ekim 2013 ile Ocak 2015 arasında Güneş tarafından yayılan ve NASA’nın Fermi-LAT teleskopu tarafından kaydedilen, enerjileri foton başına 5 ila 150 gigaelektronvolt arasında olan gama ışınlarının renk kodlu yoğunluk grafiği. Aralık 2014’te NASA’nın Güneş Dinamikleri Gözlemevi ile elde edilen, ultraviyole ışıkta Güneş’in sahte renkli görüntüsünün üzerine bindirilmiştir. Kredi: Arsioli ve Orlando 2024 & NASA/SDO/Duberstein
Son güneş maksimumu sırasında, Güneş’in kutup bölgeleri yüksek enerjili radyasyon yayma konusunda özellikle en aktif bölgelerdi; bu henüz açıklanamayan bir olgudur. Bu bulgu, Portekiz’deki Lizbon Üniversitesi (Ciências ULisboa) Fen Fakültesi’nden bir araştırmacının öncülük ettiği bir çalışmada bildirildi.
Güneş görünür ışıkta parlak bir şekilde parlıyor, ancak elektromanyetik radyasyonun en yüksek enerjilerinde nasıl görünüyor? Güneş’in gama ışınlarıyla çekilen fotoğrafı, şans eseri Dünya’nın atmosferi tarafından kör edilen ve yalnızca uzaydan görülen ölümcül bir görüntüdür. Her biri foton ultraviyole kardeşinden milyar kat daha fazla enerji taşıyor. Güneş’in düzenli gama ışınlarının emisyonu zamanla nasıl değişiyor? Peki bunu yıldızımızın yüzeyinde tanık olduğumuz şiddet olaylarının yaşandığı dönemlere bağlamak mümkün mü?
Yeni bir çalışma yayınlandı Astrofizik Dergisi, Gama ışınlarında gözlemlenen Güneş’in on dört yıllık sıkıştırılmış bir filmini üretti; bu, bu yüksek enerjili fotonların beklenen tekdüze dağılımının aksine, güneş diskinin kutup bölgelerinde daha parlak hale gelebileceğini ortaya koyan bir görselleştirme aracıydı. Güneş’in gama ışınlarındaki parıltısının en yüksek enlemlerde baskın olma eğilimi, Haziran 2014’te görülebileceği gibi, güneş aktivitesinin zirve yaptığı dönemde açıkça görülüyor.
Gama Işını Emisyonunu Anlamak
Portekiz’deki Astrofizik ve Uzay Bilimleri Enstitüsü’nden (IA) Bruno Arsioli ve Lizbon Üniversitesi Bilim Fakültesi’nden (Ciências ULisboa) yürütülen çalışma, uzayın uzayını oluşturan henüz bilinmeyen sürecin anlaşılmasına katkıda bulunabilir. Güneş, gama ışınlarında fizikçilerin beklediğinden on kat daha parlak parlıyor. Uzay hava durumu tahminlerini de bilgilendirebilir.
Güneş gama ışınları, yıldızımızın halesinde ve güneş patlamalarında üretilir, fakat aynı zamanda yüzeyinden de salınır. En sonuncusu bu çalışmanın odak noktasıydı. Bruno Arsioli, “Güneş, galaksimizin ötesinden her yöne gelen, ışık hızına yakın parçacıklarla dolu” diyor. “Kozmik ışınlar olarak adlandırılan bu ışınlar elektrik yüklüdür ve Güneş’in manyetik alanları tarafından saptırılırlar. Güneş atmosferiyle etkileşime girenler bir gama ışını yağmuru üretiyor.”
Sanatçının NASA’nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu konsepti. Fermi, Dünya yörüngesinde dönerken her üç saatte bir tüm gökyüzünü tarar. Katkıda bulunanlar: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi/Chris Smith (USRA)
Bilim insanları bu yağmurların Güneş diskinin herhangi bir yerinde eşit görülme şansına sahip olduğunu düşünüyordu. Bu çalışmanın önerdiği şey, kozmik ışınların Güneş’in manyetik alanıyla etkileşime girebileceği ve dolayısıyla yıldızımızın tüm enlemleri boyunca eşit olmayan bir gama ışını dağılımı üretebileceğidir.
Bruno Arsioli, “Kutuplar arasında enerji açısından da bir fark tespit ettik” diye ekliyor. “Güney kutbunda, 20 ila 150 gigaelektronvoltluk daha yüksek enerjili foton emisyonlarının fazlası var, daha az enerjili fotonların çoğu ise kuzey kutbundan geliyor.” Bilim insanları bu asimetriye henüz bir açıklama getirmiş değil.
Güneş aktivite döngüsünün maksimum olduğu dönemde, gama ışınlarının daha yüksek enlemlerde daha sık yayıldığı açıktır. Haziran 2014’te güneş manyetik alanının tersine dönmesi üzerine özellikle güneş kutupları üzerinde yoğunlaştılar. Bu, Güneş’in manyetik alan dipolünün iki işaretini değiştirdiği zamandır; bu, güneş aktivitesinin zirvesinde her on bir yılda bir meydana geldiği bilinen tuhaf bir olaydır.
Güneş Aktivitesi ve Manyetik Alan Dinamiği
Bu çalışmanın ortak yazarı ve Trieste Üniversitesi, INFN ve Stanford Üniversitesi’nden Elena Orlando, “Güneş ve çevresi hakkındaki mevcut anlayışımızı zorlayan sonuçlar bulduk” diyor. “Güneşin manyetik alan değişimiyle çakışan güneş gama ışını emisyonundaki asimetrinin güçlü bir korelasyonunu gösterdik, bu da güneş astronomisi, parçacık fiziği ve bilim arasında olası bir bağlantıyı ortaya çıkardı.” plazma fizik.”
Kullanılan veriler, Ağustos 2008 ile Ocak 2022 arasında gama ışınları uydusu Fermi Geniş Alan Teleskobu (Fermi-LAT) ile yapılan 14 yıllık gözlemlerden elde edildi. Bu dönem, minimumdan diğerine, zirve noktası 2014. Zorluklardan biri, Güneş’in görünen yörüngesinin kesiştiği, arka plandaki gökyüzündeki diğer sayısız gama ışını kaynağından gelen güneş emisyonlarını ayırmaktı. Bruno Arsioli ve meslektaşı Elena Orlando, tüm güneş gama ışını olaylarını 400 ila 700 günlük bir pencere içinde entegre edecek bir araç ürettiler ve bu pencere 14 yıllık süre boyunca kayabilir. Bu görselleştirme sayesinde kutupsal aşırılık anlarının yanı sıra kuzey ve güney arasındaki enerji farklılığı da netleşti.
Arsioli, “Güneşten gelen gama ışını emisyonlarının incelenmesi, yıldızımızın atmosferinde meydana gelen fiziksel süreçleri araştırmak ve anlamak için yeni bir pencereyi temsil ediyor” diyor. “Kutuplarda bu fazlalıkları yaratan süreçler nelerdir? Belki de kozmik ışınların Güneş yüzeyiyle etkileşiminin ötesine geçen, gama ışınlarını üreten ek mekanizmalar vardır.”
Ancak kozmik ışınlara sadık kalırsak, bunlar Güneş’in iç atmosferinin sondası olarak işe yarayabilir. Bu Fermi-LAT gözlemlerinin analizi aynı zamanda Güneş’in manyetik alanlarının daha ayrıntılı bir tanımını dikkate alması gereken yeni bir teorik yaklaşımı da motive etmektedir.
Güneş’in gama ışınları üretmesi ile daha sık görülen güneş patlamaları ve koronal kütle püskürmelerinin göz kamaştırıcı dönemleri arasındaki ve bunlar ile yıldızımızın manyetik konfigürasyonundaki değişiklikler arasındaki olası bağlantı, yıldızımızın manyetik konfigürasyonundaki değişiklikler arasındaki olası bağlantı, Güneş’in Güneş’in manyetik konfigürasyonunu tahmin eden fiziksel modellerin geliştirilmesine yönelik bir bileşen olabilir. güneş aktivitesi. Bunlar, uzaydaki uydulardaki aletlerin ve dünyadaki telekomünikasyon ve diğer elektronik altyapıların korunması için gerekli olan uzay hava durumu tahminlerinin temelidir.
“2024’te ve gelecek yıl yeni bir solar maksimum deneyimleyeceğiz ve Güneş’in manyetik kutuplarının başka bir ters çevrilmesi çoktan başladı. 2025’in sonuna kadar manyetik alanların tersine dönmesinin ardından kutuplardan gelen gama ışınları emisyonlarında bir fazlalığın gelip gelmediğini yeniden değerlendirmeyi bekliyoruz” diyor Bruno Arsioli. Elena Orlando şunları ekliyor: “Gelecekte izlenmesi gereken yönlere işaret eden bu gizemi çözecek anahtarı bulduk. Fermi teleskopunun önümüzdeki yıllarda çalışıp Güneş’i gözlemlemesi esastır.”
Ancak güneş gama ışınlarının ortaya çıkaracağı daha çok şey olması muhtemeldir ve daha fazla dikkat gerektirir. Şimdi yayınlanan bu çalışma, Güneş’in yeni nesil gama ışınları uzay gözlemevleri tarafından sürekli izlenmesine yönelik bilimsel durumu güçlendirecek. Arsioli, “Yüksek enerji emisyonlarının gerçekten güneş aktivitesi hakkında bilgi taşıdığı sonucuna varılırsa, o zaman bir sonraki görevin Güneş’ten gelen gama ışını emisyonları hakkında gerçek zamanlı veriler sağlayacak şekilde planlanması gerekir” diyor.
Referans: Bruno Arsioli ve Elena Orlando tarafından yazılan “Yine Başka Bir Güneş Işığı Gizemi: Güneş Diskinden GeV Emisyonunda Beklenmedik Asimetri”, 7 Şubat 2024, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad1bd2