En göze çarpan güneş patlaması patlamaları her zaman en etkili olanı olmayabilir.

Pek çok çalışma, sınırlı ve patlayan güneş patlamalarının manyetik özelliklerini karşılaştırırken, çok azı sınırlı patlamaların termodinamik özelliklerini dikkate almış ve hatta daha azı, patlamalı olanlarla karşılaştırıldığında dikkate alınmıştır.

Colorado Boulder Üniversitesi Astrofizik ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde yardımcı doçent olan Maria Kazachenko, bu konuyu araştıran az sayıdaki kişiden biri. Bir kağıtta yayınlanan içinde Astrofizik Dergisi ve AAS Nova’da yer alan yüzlerce güneş patlamasının termodinamik ve manyetik özelliklerini ölçen bir çalışma yürüttü.

Güneş patlamaları, güneşten gelen elektromanyetik radyasyonun muazzam patlamalarıdır. Genellikle güneş lekelerinin üzerindeki manyetik alanlarda depolanan enerji aniden serbest kaldığında meydana gelirler. Bazı patlamalar, büyük miktarda yüklü parçacığın veya plazmanın dışarı fırlatıldığı koronal kütle atılımını (CME) içerir.

Araştırmanın sonuçlarından bazıları daha önceki araştırmaların bulgularını doğruluyor. Bununla birlikte, makale aynı zamanda sınırlı alevlenmelerin veya CME ile ilişkili olmayan alevlenmelerin parçacıkları hızlandırmada ve dolayısıyla iyonlaştırıcı radyasyon üretmede daha etkili olabileceğini öne süren yeni bilgiler de içeriyor.

Güneş patlaması nedir?

Güneş patlamaları, güneş lekeleri adı verilen karanlık bölgelerde en güçlü olan güneşin manyetik alanlarından kaynaklanır. Etkin olmadığında bu alanlar döngülere benzer. Ancak güneşin yeraltı akışları bağlı oldukları güneş lekelerini kesmeye ve bükmeye başladığında, manyetik alanlar da bükülür.

Kazachenko, “Bunu bükmeye başladığınız bir lastik bant gibi hayal edebilirsiniz” diye açıklıyor. “Bir noktada kesersin, sonra… enerji açığa çıkacak ve elin kırılacak.”

Lastik bandın elastik enerjisinin kesildiğinde serbest kalması gibi, manyetik yeniden bağlanma adı verilen bir işlem sırasında da güneşin manyetik enerjisinin bir kısmı serbest bırakılır. Manyetik yeniden bağlanma farklı biçimler alabilir, ancak “en basit konfigürasyonlardan biri” diyor Kazachenko, “birbirine doğru itilen iki zıt yönlü alan çizgisine sahip olduğunuzda… manyetik alanlar konfigürasyonlarını aniden değiştirebilir ve büyük miktarda enerji açığa çıkarabilir. aniden kesilen lastik bantlara benzer.”

Manyetik yeniden bağlanma sırasında açığa çıkan serbest manyetik enerji, plazma akımlarında depolanır. Elektrik akımları, elektromıknatıslarda görüldüğü gibi manyetik alanlar üretir ve benzer şekilde güneşin plazmasında hareket eden yüklü parçacıklar da işlev görür.

Sınırlandırılmış ve patlayan işaret fişekleri

Bazı güneş patlamaları, plazmanın güneş atmosferinden uzaya fırlatıldığı CME’lerle ilişkiliyken diğerleri böyle değildir. Bir güneş patlaması bir CME ile ilişkiliyse patlama olarak kabul edilir; ilişkili bir CME’ye sahip değilse sınırlı kabul edilir. Ancak ikisi arasındaki fark bundan daha derine iner, çünkü bir parlamanın sınırlı mı yoksa patlayıcı mı olduğunu belirleyen mekanizmalar aynı zamanda manyetik alanların ne kadar hızlı yeniden bağlanacağına ve ne kadar sert X-ışını ve gama ışını radyasyonu yayacağına da karar verebilir.

Adından da anlaşılacağı gibi, sınırlı parlamalar, kısıtlayıcı etkilerden dolayı güneş atmosferinden kaçamaz. Çemberleme alanları olarak bilinen bu etkiler aynı zamanda manyetiktir. Bu nedenle, daha fazla manyetik akıya sahip aktif bölgeler aynı zamanda daha güçlü çemberleme alanlarına sahiptir ve bu nedenle patlama olasılığı daha düşüktür.

Kazachenko’ya göre bu, incelediği sınırlı işaret fişeklerinin neden daha yüksek sıcaklıklara sahip olduğunu ve aynı zirve X-ışını akısına sahip patlamalı işaret fişeklerinden daha hızlı bir şekilde yeniden bağlanmaya uğradığını açıklıyor: “Sınırlı işaret fişeklerinde, yeniden bağlanma daha düşük gerçekleşir çünkü çok güçlü bir bağınız vardır. Yapının yukarı çıkmasına izin vermeyen aktif bölgenin alanı… Aşağıda alanlar daha güçlü, dolayısıyla yeniden bağlanma çok daha hızlı ilerliyor.”

Daha hızlı yeniden bağlanmanın önemi hemen belli olmasa da, araştırma makalesi şöyle açıklıyor: “Daha yüksek yeniden bağlanma oranları daha fazla iyon ve elektronun hızlanmasına yol açtığından, büyük sınırlı işaret fişekleri iyonize edici elektromanyetik radyasyon üretmede patlamalı işaret fişeklerinden daha verimli olabilir.”

Bu, sınırlı bir alevin yeniden bağlanması sırasında daha fazla enerjinin açığa çıktığı anlamına gelmez; Aslında, patlamalı işaret fişekleri, sınırlı işaret fişekleri ile aynı miktarda yeniden bağlanan akıya sahiptir. Daha ziyade, sınırlı parlamalarda enerji daha hızlı salındığı için, güneş plazmasındaki iyonları ve elektronları daha verimli bir şekilde hızlandırabilirler.

Bu güneş sistemi ve ötesindeki uzay havası

Uzay havası söz konusu olduğunda, CME’ler ve bunların neden olabileceği jeomanyetik fırtınalar çoğu zaman en fazla ilgiyi çeker. Bunun iyi bir nedeni var: CME’lerin Dünya’ya ulaşması nadir olsa da, bunu yaptıklarında sonuçları korkunç oluyor.

En kötü senaryoda, jeomanyetik bir fırtına elektrik iletim ekipmanına zarar verecek veya yok edecek ve bu da büyük ölçekte elektrik kesintilerine neden olacaktır. Ek olarak, böyle bir fırtına belirli iletişim türlerini bozabilir, uydu donanımına zarar verebilir ve astronotları ve yüksek irtifa havacılarını potansiyel olarak ölümcül radyasyona maruz bırakabilir. Bunlar sadece tahmin olsa da, kanıtların bir kısmı 1859’daki jeomanyetik fırtınaya dayanıyor; bu fırtına telgraf istasyonlarında kıvılcımlara ve yangınlara neden oldu.

Kazachenko’nunki gibi araştırmalar, güneş patlamalarının nasıl çalıştığına dair daha geniş bir anlayışa katkıda bulunuyor; bu, bir gün bilim adamlarının patlamaların ne zaman gerçekleşeceğini daha doğru bir şekilde tahmin etmelerine ve dolayısıyla insanlara önleyici tedbirler almaları için zaman vererek jeomanyetik fırtınanın en kötü sonuçlarından kaçınmalarına olanak tanıyabilir. Ancak onun çalışmalarının daha geniş etkileri de var.

“Diğer yıldızlarda ne olur?” Kazachenko soruyor. “Orada işaret fişekleri var mı? Orada CME’ler var mı? Son araştırmalara göre orada binlerce işaret fişeği var gibi görünüyor, ancak CME’leri, yani koronal kütle püskürmelerini belirlemek çok zor.”

Güneş gibi yıldızların düzenli olarak CME’lere maruz kalması ve bilim adamlarının ve araştırmacıların çoğunu tespit edememiş olması mümkün olsa da, mevcut kanıtlar, sınırlı parlamaların diğer güneş sistemlerinin uzay havasında, bu sistemlerde olduğundan daha büyük bir rol oynadığını göstermektedir. bir. Bu nedenle, görünüşte daha az etkili olan güneş patlaması türü, dış gezegenlerin yaşanabilir olup olmadığını belirleyebilir; bu, kolonizasyona uygun dış gezegenleri arayan gökbilimcilerin büyük ilgi alanıdır.

Kazachenko, “Yani bu hem ekipmanlarımızın güvenliği hem de diğer gezegenleri anlamak açısından çok temel bir soru” diyor.

Gelecek soruşturma

Kazachenko, sınırlı güneş patlamalarının benzersiz bir özelliğini keşfetmiş olsa da hâlâ yapılması gereken işler olduğunu söylüyor. Çalışması, sınırlı işaret fişeklerinin manyetik alanları daha hızlı yeniden bağladığını ve yüklü parçacıkları patlamaya neden olanlara göre potansiyel olarak daha verimli bir şekilde hızlandırdığını, ancak bu parçacıkların özelliklerinin kapsamı dışında olduğunu öne sürüyor.

Kazachenko, bir takip çalışması yapılması gerektiğini söylüyor. “Her iki parlama grubundaki parçacıkların ivmesinin istatistiksel popülasyonuna gerçekten baktığınızda… ama bence gelecek burada yatıyor: yalnızca tek bir olaya yüksek ayrıntılarla bakmak değil, aynı zamanda şu anda sahip olduğumuz bu şaşırtıcı gözlemlerden faydalanmak.” NASA ve Avrupa Uzay Ajansı’nın Solar Orbiter adını verdiği yeni uydu gibi birçok farklı uydu orada uçuyor.”