Aralarında Northwestern Üniversitesi’nden bir ekibin de bulunduğu araştırmacılar, güneşin manyetik alanını anlamada bir atılım gerçekleştirdiler ve bunun yüzeye daha önce düşünülenden daha yakın bir yerden kaynaklandığını keşfettiler. Bu içgörü, Dünya’nın teknolojik altyapısı için risk oluşturan güneş fırtınalarına ilişkin tahminleri iyileştirebilir. Kredi bilgileri: SciTechDaily.com
Yeni bir çalışma, güneşin manyetik alanının yüzeye daha yakın bir yerden kaynaklandığını, ilk kez Galileo tarafından araştırılan 400 yıllık bir gizemi çözdüğünü ve güneş fırtınası tahminlerini güçlendirdiğini ortaya koyuyor.
Dahil olmak üzere uluslararası bir araştırmacı ekibi kuzeybatı Üniversitesi Mühendisler, ünlü gökbilimci Galileo Galilei’yi bile şaşkına çeviren 400 yıllık güneş gizemini çözmeye yaklaşıyor.
Güneşin manyetik aktivitesinin ilk kez gözlemlenmesinden bu yana gökbilimciler, sürecin nereden kaynaklandığını tespit etmekte zorlandılar. Şimdi, bir dizi karmaşık hesaplamayı çalıştırdıktan sonra NASA süper bilgisayar, araştırmacılar manyetik alanın güneş yüzeyinin yaklaşık 20.000 mil altında üretildiğini keşfettiler.
Bu bulgu, olayın derin kökenlere sahip olduğunu, yani güneş yüzeyinin 130.000 milden fazla altında başladığını öne süren önceki teorilerle çelişiyor.
Araştırma 22 Mayıs’ta dergide yayınlandı. Doğa.
Yeni keşif sadece güneşimizin dinamik süreçlerini daha iyi anlamamıza yardımcı olmakla kalmıyor, aynı zamanda bilim adamlarının güçlü güneş fırtınalarını daha doğru tahmin etmelerine de yardımcı olabiliyor. Her ne kadar bu ayın güçlü güneş fırtınaları Kuzey Işıkları’nın güzel, geniş görüntülerini yayınlasa da, benzer fırtınalar yoğun yıkıma neden olabilir; Dünya yörüngesindeki uydulara, elektrik şebekelerine ve radyo iletişimlerine zarar verebilir.
Bu illüstrasyon, NASA’nın Güneş Dinamikleri Gözlemevi tarafından çekilen bir görüntünün üzerinde güneşin manyetik alanlarının bir tasvirini göstermektedir. Çizgilerin karmaşık üst üste binmesi, bilim adamlarına güneşin içindeki ve içindeki sürekli harekete tepki olarak güneşin manyetizmasının nasıl değiştiğini öğretebilir. Kredi bilgileri: NASA/SDO/AIA/LMSAL
Çalışmanın ortak yazarı Daniel Lecoanet, “Güneşin manyetik alanının kökenini anlamak, Galileo’dan bu yana açık bir soruydu ve Dünya’ya çarpabilecek patlamalar gibi gelecekteki güneş aktivitelerini tahmin etmek için önemli” dedi. “Bu çalışma, güneşin manyetik alanının nasıl oluşturulduğuna dair, güneş gözlemlerine daha iyi uyan yeni bir hipotez öneriyor ve bunun güneş aktivitesine ilişkin daha iyi tahminler yapmak için kullanılabileceğini umuyoruz.”
Astrofiziksel akışkanlar dinamiği konusunda uzman olan Lecoanet, Northwestern McCormick Mühendislik Okulu’nda mühendislik bilimleri ve uygulamalı matematik alanında yardımcı doçenttir ve Astrofizikte Disiplinlerarası Araştırma ve Araştırma Merkezi’nin üyesidir. Araştırmayı İskoçya’daki Edinburgh Üniversitesi’nden matematik profesörü Geoffrey Vasil yönetti.
Şaşırtıcı Tarih
Yüzyıllar boyunca gökbilimciler güneşin manyetik aktivitesinin ipuçlarını incelediler. Bunların arasında 1612’de güneş lekelerinin ilk ayrıntılı gözlemlerini yapan Galileo da vardı. Galileo, ilk teleskopları ve hatta çıplak gözünü kullanarak, güneşin sürekli değişen manyetik alanının neden olduğu değişen koyu lekeleri belgeledi.
Yıllar geçtikçe gökbilimciler, güneş dinamosunun (manyetik alanı oluşturan fiziksel süreç) kökenini anlama konusunda önemli ilerleme kaydettiler, ancak sınırlamalar devam etti. Örneğin dinamonun derin bir kökene sahip olduğunu öne süren teoriler, yüksek enlemlerdeki güçlü manyetik alanlar gibi gökbilimcilerin daha önce hiç gözlemlemediği güneş özelliklerini öngörüyor.
20 Haziran 2013, saat 23:15 EDT’ye ait bu görüntü, güneşin sol tarafındaki bir güneş patlamasının parlak ışığını ve belirginlik patlaması adı verilen, güneş atmosferinden geçen güneş malzemesi patlamasını gösteriyor. Kredi bilgileri: NASA/Goddard/SDO
Kayıp parçalar
Bu bulmacayı çözmek için araştırma ekibi, güneşin manyetik alanını modellemek için yeni, son teknoloji ürünü sayısal simülasyonlar geliştirdi. Önceki modellerden farklı olarak yeni model, gaz ve gazın nasıl hareket ettiğini gösteren döngüsel bir model olan burulma salınımlarını hesaba katıyor. plazma güneşin içinde ve çevresinde akar. Güneş, Dünya ve Ay gibi katı olmadığı için tek vücut olarak dönmez. Bunun yerine rotasyonu enleme göre değişir. 11 yıllık güneş manyetik döngüsü gibi, burulma salınımları da 11 yıllık bir döngü yaşar.
Lecoanet, “Dalga manyetik döngüyle aynı periyoda sahip olduğundan bu olayların bağlantılı olduğu düşünüldü” dedi. “Ancak, güneş manyetik alanının geleneksel ‘derin teorisi’ bu burulma salınımlarının nereden geldiğini açıklamıyor. İlginç bir ipucu, burulma salınımlarının yalnızca güneşin yüzeyine yakın olmasıdır. Bizim hipotezimiz, manyetik döngü ve burulma salınımlarının aynı fiziksel sürecin farklı tezahürleri olduğudur.”
Lecoanet’in Northwestern’deki laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan Kyle Augustson sayısal simülasyonları çalıştırdığında, araştırmacılar yeni modellerinin burulma salınımlarında gözlemlenen özellikler için niceliksel bir açıklama sağladığını buldular. Model aynı zamanda güneş lekelerinin güneşin manyetik aktivitesinin kalıplarını nasıl takip ettiğini de açıklıyor; bu, derin köken teorisinde eksik olan bir başka ayrıntı.
Tahminleri İyileştirme
Araştırmacılar, güneşin dinamosunu daha iyi anlayarak güneş fırtınalarına ilişkin tahminleri iyileştirmeyi umuyorlar. Güneş patlamaları ve koronal kütle püskürmeleri Dünya’ya doğru fırlatıldığında elektrik ve telekomünikasyon altyapısına ciddi zararlar verebilir. Küresel Konumlama Sistemi navigasyon araçları. Bu ayın son güneş fırtınaları örneğin, navigasyon sistemlerini devre dışı bıraktı tarım ekipmanları için – ekim sezonunun en yoğun olduğu dönemde.
Ancak araştırmacılar, Eylül 1859’da Kanada’yı vuran çok daha güçlü bir güneş fırtınasını uyarıcı bir hikaye olarak görüyorlar. Carrington Olayı olarak adlandırılan yoğun fırtına, ülkenin yeni gelişen telgraf sistemine zarar verdi. Yeterli uyarı ile mühendisler gelecekte büyük hasarları önlemek için gerekli adımları atabilirler.
Lecoanet, “Son dönemdeki güneş fırtınaları güçlü olsa da, Carrington Etkinliği gibi daha da güçlü fırtınalardan endişe duyuyoruz” dedi. “Benzer yoğunlukta bir fırtına bugün Amerika Birleşik Devletleri’ni vurursa, tahminen 1 trilyon ila 2 trilyon dolar arası hasara neden olur. Her ne kadar güneş dinamiğinin pek çok yönü gizemle örtülse de, çalışmamız teorik fizikteki en eski çözülmemiş problemlerden birini çözmede büyük ilerlemeler kaydediyor ve tehlikeli güneş aktivitesinin daha iyi tahmin edilmesinin yolunu açıyor.”
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için:
Referans: Geoffrey M. Vasil, Daniel Lecoanet, Kyle Augustson, Keaton J. Burns, Jeffrey S. Oishi, Benjamin P. Brown, Nicholas Brummell ve Keith Julien, 22 Mayıs 2024, “Güneş dinamosu yüzeye yakın başlıyor”, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-024-07315-1
Çalışma NASA tarafından desteklenmiştir (hibe numaraları 80NSSC20K1280, 80NSSC22K1738 ve 80NSSC22M0162). Hesaplamalar, Ames Araştırma Merkezi’ndeki NASA Gelişmiş Süper Hesaplama (NAS) Bölümü aracılığıyla NASA Üst Düzey Bilgi İşlem Programının desteğiyle gerçekleştirildi.