Johannes Kepler’in 1607 Mayıs’ında camera obscura ile yaptığı güneş gözlemlerine dayanan en erken tarihlenebilir güneş lekesi çizimleri. Kaynak: Kepler, J. 1609, Phaenomenon singulare seu Mercurius in Sole, Thomae Schureri, Lipisiae
Bilim insanları, güncel istatistiksel yöntemler ve tarihsel veriler kullanarak Johannes Kepler’in güneş lekesi çizimlerini yeniden yorumladılar ve Maunder Minimumu’ndan ve astronomide teleskopik çağın başlangıcından önceki güneş döngülerine ışık tuttular.
Araştırmacılar, Johannes Kepler’in yarı unutulmuş güneş lekesi çizimlerini modern teknikler kullanarak yeniden incelediler ve büyük güneş minimumundan önceki güneş döngüleri hakkında daha önce gizli kalmış bilgileri ortaya çıkardılar. Büyük astronomun gözlemlerinin koşullarını yeniden oluşturarak ve Spörer yasasını modern istatistikler ışığında uygulayarak, Nagoya Üniversitesi Japonya’daki bir bilim insanı Kepler’in güneş lekesi grubunun konumunu ölçerek, onu Thomas Harriot, Galileo Galilei ve diğer erken dönem teleskop gözlemcilerinin daha sonra tanık olduğu döngüden önceki güneş döngüsünün sonuna yerleştirdi.
Grubun bulguları, raporda şöyle bildirildi: Astrofizik Dergisi Mektupları17. yüzyılın başındaki, düzenli güneş döngülerinden Maunder Minimum (1645–1715) olarak bilinen büyük güneş minimumuna geçişle ilişkilendirilen güneş döngülerinin süresiyle ilgili tartışmayı çözmek için bir anahtar sunar. Büyük güneş minimumu, araştırmacılara güneş aktivitesi ve Dünya üzerindeki etkisi hakkında bilgi vermek açısından önemli olan, anormal derecede uzun bir düşük güneş lekesi aktivitesi dönemidir.
Kepler’in gözlemlerine dayanarak, araştırmacılar, mavi eğrideki güneş lekesi kayıtlarına (Svalgaard & Schatten, 2016) ve siyah eğrideki ağaç halkası 14C verilerine (Usoskin vd., 2021) ve yeşil eğrideki (Miyahara vd., 2021) dayalı güneş lekesi (grup) sayısı yeniden yapılandırmalarıyla karşılaştırıldığında, kırmızı çizgilerle gösterilen Güneş Döngüleri -14 ve -13 arasındaki döngü sınırı aralığını önerdiler. Yazarların yeniden yapılandırması, son derece kısa ve son derece uzun güneş döngülerinin (yeşil) ve düzenli güneş döngülerine (siyah) uyduğuna dair tartışmalı iddiayı çürütüyor. Kredi: Dr. Hisashi Hayakawa
Kepler’in İlk Enstrüman Kayıtları
Astronomi ve matematikteki tarihi başarılarıyla tanınan Kepler, en erken tarihlenebilir enstrümantal güneş aktivitesi kayıtlarından birini 17. yüzyılın başlarında, en erken teleskopik güneş lekesi çizimlerinden önce yaptı. Duvardaki küçük bir delikten oluşan ve Güneş’in görüntüsünü bir kağıt parçasına yansıtmak için kullanılan camera obscura olarak bilinen bir cihaz kullandı ve bu da Güneş’in görünür özelliklerini çizmesine olanak sağladı.
Mayıs 1607’de, yanlışlıkla Merkür’ün Güneş’in önünden geçişi olarak yorumladığı, daha sonra bir güneş lekesi grubu gözlemi olduğu açıklanan şeyi kaydetti. Güneş lekeleri, yoğun manyetik aktivite nedeniyle Güneş’in yüzeyinde daha koyu görünen alanlardır. Oluşumları, sıklıkları ve enlem dağılımları, güneş radyasyonunu ve uzay havasını etkileyen döngüler halinde ortaya çıkar.
Çalışmanın baş yazarı Hisashi Hayakawa, araştırmacıların bu bulgunun önemini yeterince takdir etmediğine inanıyor. “Bu kayıt teleskopik bir gözlem olmadığından, yalnızca bilim tarihi bağlamında tartışıldı ve 17. yüzyılda güneş döngüleri için nicel analizlerde kullanılmadı,” dedi. “Ancak bu, bir enstrümantal gözlem ve bir projeksiyonla yapılmış en eski güneş lekesi taslağıdır.”
Şöyle devam etti: “Bu güneş lekesi çiziminin, gözlem noktasını ve zamanı daraltmayı ve o noktadaki heliografik koordinatların -yani Güneş’in yüzeyindeki özelliklerin konumlarının- eğimini yeniden oluşturmayı başardığımız sürece, bize güneş lekesinin yerini söyleyebileceğini ve 1607’deki güneş döngüsü evresini gösterebileceğini fark ettik.”
Söz konusu makalenin yazarlarından biri olan ETH Teague tarafından 11 Mayıs 2024’te fotoğraflanan çıplak gözle bir güneş lekesi grubu. Kredi: ©︎ ETH Teague
17’ye İlişkin Kritik Görüşlerinci Yüzyıl Güneş Aktivitesi
Gözlemler önemliydi çünkü 17. yüzyıl, güneş döngüsünde önemli bir dönemdi. Bu dönemde sadece güneş lekeleri gözlemleri yeni başlamış değildi, aynı zamanda güneş aktivitesi normal güneş döngülerinden Maunder Minimumu’na, yani gözlem tarihindeki eşsiz büyük güneş minimumuna geçiş yapmıştı.
Güneş aktivitesinin örüntüsünün düzenli döngülerden büyük minimuma nasıl kaydığı, geçişin kademeli olması dışında tam olarak anlaşılamamıştır. Önceki ağaç halkası tabanlı yeniden yapılandırmalardan biri, son derece kısa bir güneş döngüsünden (≈ 5 yıl) ve son derece uzun bir güneş döngüsünden (≈ 16 yıl) oluşan bir diziyi iddia ederek, bu anormal güneş döngüsü sürelerini düzenli güneş döngülerinden büyük güneş minimumuna geçişin öncüsüyle ilişkilendirmiştir.
“Eğer doğruysa, bu gerçekten ilginç olurdu. Ancak, ağaç halkasına dayalı başka bir yeniden yapılandırma, normal sürelere sahip bir dizi güneş döngüsünü gösterdi,” dedi Nagoya Üniversitesi’nden Hisashi Hayakawa; “O zaman, hangi yeniden yapılandırmaya güvenmeliyiz? Bu yeniden yapılandırmaları bağımsız – tercihen gözlemsel – kayıtlarla kontrol etmek son derece önemlidir.”
Tarihsel Güneş Döngülerinin Şifresini Çözmek
Kepler’in güneş lekesi kaydı önemli bir gözlemsel referanstır. Kepler’in kayıtlarını analiz ederek ve bunları çağdaş verilerle ve modern istatistiklerle karşılaştırarak, araştırmacılar birkaç önemli keşifte bulundular:
Öncelikle, Kepler’in güneş lekesi çizimlerini ‘deprojekte ettikten’ ve güneş pozisyon açısını telafi ettikten sonra, Kepler’in güneş lekesi grubunu düşük bir heliografik enleme yerleştirdiler. Bu, Kepler’in kitabında diyagramını çizdiği güneş görüntüsünün ünlü şematik çiziminin Kepler’in orijinal metni ve güneş lekesini güneş diskinin sol üst kısmında gösteren iki camera obscura görüntüsüyle tutarlı olmadığını gösteriyor.
İkinci olarak, Spörer yasası ve modern güneş lekesi istatistiklerinden elde edilen bilgileri uygulayarak, güneş lekesi grubunun muhtemelen güneş döngüsü -14’ün başlangıcından ziyade güneş döngüsü -13’ün sonlarında yer aldığını tespit ettiler.
Üçüncüsü, bulguları daha yüksek enlemlerde güneş lekeleri gösteren daha sonraki teleskopik gözlemlerle çelişiyor. WDC SILSO gözlemcisi ve ekibin bir üyesi olan Thomas Teague, bir güneş döngüsü sırasında güneş lekelerinin daha yüksek enlemlerden daha düşük enlemlere göçünü tanımlayan Alman astronom Gustav Spörer’e atıfta bulunarak, “Bu, Spörer yasasına uygun olarak önceki güneş döngüsünden sonraki döngüye tipik bir geçişi gösteriyor” dedi.
Dördüncüsü, bu bulgu yazarların önceki güneş döngüsü (-14) ile sonraki güneş döngüsü (-13) arasındaki geçişi 1607 ile 1610 arasında tahmin etmelerine olanak tanır ve bunun gerçekleştiği olası tarihleri daraltır. Bu temelde, Kepler’in kayıtları güneş döngüsü-13 için düzenli bir süre önererek bu dönemde aşırı uzun bir döngü öneren alternatif yeniden yapılandırmalara meydan okur.
Kepler’in Mirasını Sürdürmek
“Kepler’in mirası gözlemsel yeteneğinin ötesine uzanıyor; düzenli güneş döngülerinden Maunder Minimum’a geçişle ilgili devam eden tartışmalara bilgi sağlıyor, 1645 ile 1715 arasında aşırı derecede azalmış güneş aktivitesi ve anormal yarımküresel asimetri dönemi,” diye açıklıyor Hayakawa. “Kepler’in bulgularını daha geniş güneş aktivitesi yeniden yapılandırmaları içinde konumlandırarak, bilim insanları düzenli güneş döngülerinden büyük güneş minimumuna geçişi işaret eden bu önemli dönemde güneş davranışındaki değişiklikleri yorumlamak için önemli bir bağlam elde ediyorlar.”
“Kepler 17. yüzyılda astronomi ve fizikte birçok tarihi ölçüte katkıda bulunmuş ve uzay çağında bile mirasını bırakmıştır,” dedi Hayakawa. “Burada, Kepler’in güneş lekesi kayıtlarının 1610’dan kalma mevcut teleskopik güneş lekesi kayıtlarından birkaç yıl öncesine ait olduğunu göstererek buna katkıda bulunuyoruz. Güneş lekesi çizimleri, teknolojik kısıtlamalar karşısında bilimsel zekasının ve azminin bir kanıtı olarak hizmet ediyor.”
Belçika Kraliyet Gözlemevi’nde araştırmacı olan Sabrina Bechet şunları ekledi: “Meslektaşlarımdan birinin bana söylediği gibi, tarihi şahsiyetlerin miras kayıtlarının, yüzyıllar sonra bile modern bilim insanlarına önemli bilimsel çıkarımlar ilettiğini görmek büyüleyici. Kayıtlarının, ölümlerinden çok sonra bile bilim camiasına fayda sağlayacağını hayal edebileceklerinden şüpheliyim. Bilim tarihinin kendisi dışında, bu tarihi şahsiyetlerden öğreneceğimiz daha çok şey var. Kepler örneğinde, bilimsel bir devin omuzlarında duruyoruz.”
Referans: Hisashi Hayakawa, Koji Murata, E. Thomas H. Teague, Sabrina Bechet ve Mitsuru Sôma tarafından yazılan “Johannes Kepler’in 1607’deki Güneş Lekesi Çizimlerinin Analizleri: 17. Yüzyılın Başlarındaki Güneş Döngüleri İçin Gözden Geçirilmiş Bir Senaryo”, 25 Temmuz 2024, Astrofizik Dergisi Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/ad57c9