Hidrojen rekombinasyonunun yıldız süper parlamalarındaki yüksek enerji seviyelerinin en makul açıklaması olduğu bulundu

Her ne kadar asıl amaçları dış gezegenleri aramak olsa da, Kepler Uzay Teleskobu ve Geçiş Yapan Ötegezegen Araştırma Uydusu (TESS) gibi gözlemevleri, görünür ışık spektrumunda geniş bant filtreler tarafından yüksek hassasiyetli fotometri ile tespit edilen yıldız patlamaları hakkında çok büyük miktarda veri sağladı. .

Yıldızlar o kadar uzaktadır ki, bu teleskoplara yalnızca ışık noktaları olarak görünürler ve yıldız patlamaları olarak yorumlanan olaylar, bu noktaların parlaklığındaki ani artışlardır.

Elektromanyetik spektrumun diğer kısımlarında da veri eksikliği mevcut ve bu olaylarla ilgili çalışmaların çoğu ışınlanmış enerjiye odaklanıyor. Gözlemler, yıldızların atmosferinde, en enerjik güneş patlamalarından 100 ila 10.000 kat daha fazla enerjiye sahip devasa manyetik patlamalar olan “süper patlamalar” tespit etti. Soru, mevcut modellerden herhangi birinin bu kadar yüksek enerji seviyelerini açıklayıp açıklayamayacağıdır.

İki model mevcuttur. Daha popüler olanı, bir süper parlamanın radyasyonunu 10.000 Kelvin sıcaklıktaki kara cisim emisyonu olarak ele alır. Diğeri ise bu olayı hidrojen atomlarının iyonlaşma ve rekombinasyon süreciyle ilişkilendiriyor.

Brezilya’daki Mackenzie Presbiteryen Üniversitesi’ndeki (UPM) Mackenzie Radyo Astronomi ve Astrofizik Merkezi’ne (CRAAM) ve Birleşik Krallık’taki Glasgow Üniversitesi Fizik ve Astronomi Okulu’na bağlı araştırmacılar tarafından yürütülen bir çalışmada iki model analiz edildi.

Çalışma yayınlanan içinde Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimleri.

Makalenin ilk yazarı Paulo Simões, “Parlamalarda bilinen enerji aktarımı süreçleri göz önüne alındığında, hidrojen rekombinasyon modelinin, parlamalardan kaynaklanan geniş bant optik emisyonun kökenini açıklamak için kara cisim modelinden fiziksel olarak daha makul olduğunu savunuyoruz” dedi. UPM’de profesör.

Araştırmacılar, iki modeli kullanarak ikili yıldız sistemi Kepler-411’deki 37 süper parlamayı ve Kepler-396 yıldızındaki beş süper parlamayı analiz etti. Simões, “Hidrojen rekombinasyon modeline dayanan toplam parlama enerjisi tahminlerinin, kara cisim radyasyon modeli kullanılarak elde edilen değerlerden yaklaşık bir kat daha düşük olduğu ve bilinen parlama süreçlerine daha iyi uyum sağladığı sonucuna vardık” dedi.

Bu süreçler güneş patlamaları açısından açıklanmaktadır. Pek çok farklılığa rağmen güneş patlamaları, yıldız patlamalarının yorumlandığı modelleri bilgilendirmeye devam ediyor. Güneş patlamaları hakkında çok büyük miktarda bilgi birikmiş olup, astronomi literatüründe ilk kez aynı güneş patlamasını 1 Eylül 1859’da bağımsız olarak gözlemleyen iki İngiliz gökbilimci Richard Carington ve Richard Hodgson tarafından belgelenmiştir.

“O zamandan bu yana, radyo dalgalarından görünür ışıktan ultraviyole ve X ışınlarına kadar farklı dalga boylarında, saniyeler ila saatler süren yoğun parlaklıkta güneş patlamaları gözlemlendi. Güneş patlamaları, güneş sistemimizdeki en enerjik olaylar arasında yer alıyor ve uyduyu etkileyebilir. operasyonlar, radyo iletişimleri, elektrik şebekeleri ve navigasyon ve GPS sistemleri, sadece birkaç örnek vermek gerekirse,” dedi Ph.D. Alexandre Araújo. CRAAM adayı, öğretmen ve makalenin ortak yazarı.

Güneş patlamaları, manyetik alanın yeniden bağlanması, plazmanın ısıtılması ve diğer parçacıkların yanı sıra elektronların ve iyonların hızlanması yoluyla koronada (güneşin en dış katmanı) bol miktarda enerjinin aniden salındığı yoğun manyetik alanlarla ilişkili aktif bölgelerde meydana gelir.

“Daha az kütleye sahip oldukları için elektronlar, ışık hızının büyük bir kısmına, genellikle yaklaşık %30’a, ancak bazen daha fazlasına kadar hızlandırılabilir. Hızlanan parçacıklar manyetik alan çizgileri boyunca hareket eder ve bazıları gezegenler arası uzaya fırlatılırken diğerleri içeri girer. ters yönde kromosfere, koronanın altındaki katmana doğru, burada yüksek yoğunluklu plazma ile çarpışırlar ve enerjileri ortama aktarılır.

Simões, “Fazla enerji, yerel plazmayı ısıtarak atomların iyonlaşmasına ve uyarılmasına neden oluyor ve sonuç olarak, Dünya yüzeyinde ve uzayda teleskoplarla tespit edebildiğimiz radyasyon üretiyor.” diye açıkladı.

1960’lı yıllardan beri birçok gözlemsel ve teorik çalışma, güneş patlamalarının yaydığı olağanüstü miktardaki görünür ışığı açıklamaya çalıştı ancak bugüne kadar kesin bir çözüm bulunamadı. Bu çalışmaların ürettiği en popüler açıklamalar, fotosferin, kromosferin altındaki katmanın ısınmasından kaynaklanan kara cisim radyasyonu ve kromosferdeki hidrojen rekombinasyon radyasyonudur. Bu rekombinasyon, iyonizasyonla ayrılan protonlar ve elektronlar, hidrojen atomları oluşturmak üzere yeniden bir araya geldiğinde meydana gelir.

“İlk durumun sınırlaması, bir enerji aktarımı meselesi olarak özetlenebilir: Güneş patlamaları için normalde kabul edilen enerji taşıma mekanizmalarından hiçbiri, gözlemleri açıklamak için yeterli plazma ısınmasını sağlamak için fotosferde gereken enerjiyi sağlama kapasitesine sahip değildir. ” dedi Simões.

Araújo da aynı görüşteydi ve şöyle dedi: “İlk olarak 1970’lerde yapılan ve daha sonra bilgisayar simülasyonlarıyla doğrulanan hesaplamalar, güneş patlamalarında hızlanan elektronların çoğunun renkküreyi geçip fotosfere girmeyi başaramadığını gösteriyor. Güneş patlamalarındaki beyaz ışığın açıklaması olarak kara cisim modeli bu nedenle güneş patlamaları için kabul edilen ana enerji taşıma süreciyle bağdaşmaz.”

Araştırmacılar, hidrojen rekombinasyon radyasyon modeline gelince, bunun fiziksel açıdan daha tutarlı olduğunu ancak ne yazık ki henüz gözlemlerle doğrulanamayacağını, ancak makalenin çoğu çalışmada ihmal edilen bu model lehine ek argümanlar sunmasına rağmen sonucuna vardı.