Güneş’in 10 yıllık görüntüleri, yıldızın aktivitesinin zaman içinde nasıl yükselip alçaldığını ortaya koyuyor. Katkıda bulunanlar: ISAS, Japonya ve NASA, Amerika Birleşik Devletleri’nin Yohkoh misyonu
Yeni araştırmalar, güneş döngülerinden ve güneş lekelerinden sorumlu olan güneş dinamosunun güneşin dış katmanlarında başladığını öne sürüyor. Bu, daha derin kökene sahip eski teorilere meydan okuyor ve güneş aktivitesinin öngörülebilir kalıplarına dair içgörüler sunuyor.
Güneş bilimcilerden oluşan bir ekip, güneşin uçucu doğasının çoğunu harekete geçiren motorun olası orijinallerini ortaya çıkardı; bu motor, yüzeyde fırtına bulutları gibi hareket eden güneş lekelerini üretiyor ve güneşin aktivite seviyelerinin 11 yıllık döngüler boyunca yükselip düşmesine neden oluyor.
CU Boulder’da güneş fizikçisi olan Benjamin Brown, “Güneş dinamosu” olarak da bilinen bu motorun arkasındaki sırrın “fiziğin en eski çözülmemiş problemleri arasında olabileceğini” söyledi.
Güneş Davranışına İlişkin Yeni Anlayışlar
Brown ve meslektaşları çığır açan araştırmalarında güneşin davranışını simüle etmek için matematiksel denklemler kullandılar ve dinamonun yıldızın en dış katmanlarında başlayabileceğini, birçok bilim insanının onlarca yıldır inandığı gibi iç kısmında derinlerde olamayacağını savundular.
Bu, birçok açıdan MS 1612’de ünlü gökbilimci Galileo Galilei ile başlayan bir arayış.
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
Araştırmanın ortak yazarı ve Astrofizik ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde doçent olan Brown, “Galileo güneş lekelerini ilk kez 400 yıl önce gözlemledi ve güneşin yüzeyinde nasıl hareket ettikleri de dahil olmak üzere onlar hakkında oldukça fazla şey öğrendi” dedi. . “Ama nereden geldiklerini çözemedi. O zamandan beri bu soruyla uğraşıyoruz.”
Tarihsel Bağlam ve Güncel Bulgular
Birleşik Krallık’taki Edinburgh Üniversitesi’nden Geoffrey Vasil liderliğindeki araştırma ekibi bulgularını yakın zamanda dergide yayınladı. Doğa. Araştırmanın ortak yazarları arasında Keith Julien de vardı. CU Boulder’dan uygulamalı matematikçi kısa bir hastalıktan sonra Nisan ayında öldü.
Bulgular, güneşteki vahşi manyetik alanları üreten karmaşık fizik ve kimya terimi olan dinamoya dayanıyor. Dünya, gezegenin manyetik alanına güç sağlayan kendi dinamosuna sahiptir; yerdeki tüm pusulaların kuzeyi göstermesinin nedeni budur.
MS 1128’de John of Worcester tarafından bir güneş lekesinin çizimi
Brown, güneşin iç işleyişinin insanlar için çok önemli olduğunu söyledi. Güneşin dinamosu, diğer şeylerin yanı sıra, insan enerji şebekeleri için risk oluşturan güneş fırtınaları üretir. Bu tür fırtınalar aynı zamanda bu ayın başlarında Amerika Birleşik Devletleri’nin semalarında görünen kutup ışıklarına da neden oldu.
Araştırmacılar için bu çalışma, on yıllardır süren bir başarıyı temsil ediyor.
Brown, “Geoff Vasil ve ben, 20 yıl önce CU Boulder’da yüksek lisans öğrencisi olduğumuzdan beri bu fikirler üzerinde düşünüyorduk” dedi.
Solar Dinamo: Tahmin Edilebilir Ama Kaotik
Genel olarak bilim adamları, güneş dinamosunun güneşin “konveksiyon bölgesinde” veya kabaca iç kısmının dış üçte birinde başladığı konusunda hemfikirdir. Orada, sıcak ve yüklü parçacık bulutları var. plazmayüzeye doğru tırmanın.
Dünyanın manyetik alanı çoğunlukla tekdüze olsa da, güneşin konveksiyon bölgesi boyunca uzanan plazma yayılımı, manyetik alan çizgilerini bir erişte kasesine benzeyen bir desen halinde büküyor ve büküyor.
Keith Julien. Kredi:
Brown, bu kaosa rağmen, güneş dinamosunun şaşırtıcı derecede öngörülebilir davranışlara güç verdiğini söyledi. Yaklaşık her 11 yılda bir, güneş, lekelerin daha az sıklıkta ortaya çıktığı düşük aktivite döneminden, güneş lekelerinin bol olduğu çılgın aktivite dönemine geçer, sonra tersine döner ve her şey yeniden başlar. Şu anda güneşin aktivitesi çılgın tarafta.
“Güneş dinamosuna pratik olarak bir takvim ayarlayabilirsiniz” dedi. “Nasıl hem bu kadar vahşi hem de bu kadar düzenli?”
Dönen Dansçılar
Bunu öğrenmek için araştırmacıların öncelikle dinamonun güneşin neresinde başladığını tam olarak bilmeleri gerekiyor. 1990’larda bilim insanları dinamonun güneş yüzeyinin yaklaşık 130.000 mil altında ortaya çıktığını öne sürdüler; bu teoriye “derinlerdeki dinamo” adı verildi.
Ancak bu kavram güneşin kaosundan ortaya çıkan düzeni açıklamakta zorlanıyor. Bunun yerine Vasil, Brown ve meslektaşları fizikte “manyeto-dönme kararsızlığı” adı verilen bir olguya yöneldiler. Bu, manyetik alanlar, siz daha derine indikçe akışların daha hızlı hareket ettiği dönen plazmalarla etkileşime girdiğinde oluşan bir tür dengesizliktir.
Brown, “Bu, dans partnerlerinin kollarını tutarken bir dönüşte birbirlerine sallanması gibi bir şey” dedi.
Araştırmacılar uzun süredir bu olgunun kara delikleri çevreleyen sıcak gaz disklerinde nasıl ortaya çıktığını inceliyorlar. Güneşteki rolü daha az açıktır.
Mevcut çalışmada Vasil, Brown ve meslektaşları, böyle bir istikrarsızlığın güneşin aktivitesini nasıl etkileyebileceğini incelemek için bilgisayarlarda bir dizi hesaplama yaptılar. Sürecin güneşin içini kolayca harekete geçirerek güneş dinamosunu oluşturabildiğini ve 11 yıllık döngülerin nasıl başladığını açıklayabildiğini keşfettiler. Bu fizik aynı zamanda güneşin dış %10’luk kısmında veya yüzeyden 20.000 mil kadar uzakta gerçekleşecektir. Başka bir deyişle, güneş dinamosu güçlü olabilir ama aynı zamanda biraz yüzeyseldir.
Gelecekteki Yönelimler ve Miras
Araştırmacıların, derin teorideki dinamoyu tamamen devre dışı bırakabilmeleri için yapacak çok işi var. Ancak Brown, çalışmanın kendi dinamosu haline gelerek alanda yeni bir araştırma dalgası yaratacağından umutlu.
Vasil, eserin meslektaşı ve arkadaşı Julien’in bir vasiyeti olduğunu da sözlerine ekledi.
CU Boulder’da doktora öğrencisi olarak Vasil, “Danışmanlarım ve akıl hocalarım Nic Brummell, Juri Toomre ve Keith Julien’di” dedi. “İlk kez 2004 yılında bir sabah astrofizik ders kitabını karıştırırken güneşin yüzeye yakın istikrarsızlığı hakkında ‘ha, bu komik’ bir an yaşadığımı hatırlıyorum. Keith bunu anlatmak için koştuğum ilk kişiydi. Bunca yıldır harika bir arkadaştı. O zamanlar benim gibi enerjik genç araştırmacılardan oluşan bir kuşağa fikirleri destekledi ve cesaret verdi. Artık burada olmayacak olması şaşırtıcı. Ancak bu çalışmanın gerçekleşmesi ve Nature’da yayınlanacak olması onu çok heyecanlandırmıştı. İşin güzel yanı, fikirlerinin ve kişiliğinin, yıllar boyunca ilham verdiği şaşırtıcı sayıda insanda yaşamaya devam etmesidir.”
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