Yeni araştırma, kinetik Alfvén dalgalarının güneş koronasının yoğun ısınmasındaki rolünü inceledi. Çalışma, bu dalgaların enerjiyi plazma parçacıklarına nasıl aktardığını araştırarak, Güneş’in atmosferinin yüzeyinden neden çok daha sıcak olduğu konusundaki uzun süredir devam eden gizemi aydınlattı. Kaynak: SciTechDaily.com
Yeni bir araştırma, kinetik Alfvén dalgaları (KAW) merceğinden, Güneş’in yüzeyinden önemli ölçüde daha sıcak olan güneş koronasının gizemli ısınmasını araştırdı.
Huntsville’deki Alabama Üniversitesi’nde yapılan araştırma, bu dalgaların enerjiyi nasıl taşıdığını ve güneş koronal ısınmasına nasıl katkıda bulunduğunu araştırdı. Çalışma, KAW’ların parçacıklarla nasıl etkileşime girdiğine ve nihayetinde bu enerjiyi ısıya nasıl dönüştürdüğüne odaklanarak, elektromanyetik enerjinin uzay plazmalarındaki rolünü araştırdı. Bu çalışma, özellikle Güneş’in yüzeyi ile atmosferi arasındaki sıcaklık farkını anlamada güneş fiziğine dair kritik içgörüler sağlayabilir.
Güneş Korona Isınmasının Sırlarını Çözmek
Alabama Huntsville Üniversitesi’nden (UAH) bir araştırmacı, yeni bir çalışmada, kinetik Alfvén dalgaları (KAW) adı verilen bir olgunun kritik yönlerini inceleyerek, asırlardır çözülemeyen bir heliofizik gizemine yeni bakış açıları kazandırdı. The Astrofizik DergisiUAH Uzay Plazma ve Aeronomik Araştırma Merkezi’nde (CSPAR) lisansüstü araştırma asistanı olan Syed Ayaz, KAW’ların güneş koronasını ısıtmadaki potansiyel olarak önemli rolünü inceleyerek bilimi, koronanın Güneş’in yüzeyinden neden kat kat daha sıcak olduğu bilmecesini çözmeye bir adım daha yaklaştırdı.
Güneş’in yüzeyinden sekiz milyon kilometre yukarıya uzanan ve olağanüstü yüksek sıcaklıklarla karakterize edilen bir bölge olan korona veya güneş atmosferi.
Kinetik Alfvén Dalgalarının Güneş Fiziğindeki Rolü
Ayaz, KAW’ların koronal ısıyı yönlendirmedeki potansiyel rolüne dikkat çekerek, “Onlarca yıldır Alfvén dalgalarının enerjiyi bir yerden başka bir yere taşımak için en iyi adaylar olduğu kanıtlandı,” diyor. “Bu makale, Viking ve Freja gibi uydular tarafından gözlemlendiği gibi, uzay plazmalarındaki enerjik parçacıkları modellemek için yeni bir yaklaşım kullanıyor ve dalgaların elektromanyetik enerjisinin, parçacıklarla etkileşime girerek, dalgalar uzayda hareket ederken sönümlenme süreci sırasında nasıl ısıya dönüştüğünü yanıtlıyor. Araştırmamız, bozulmuş elektromanyetik alanları, Poynting akı vektörünü ve güneş atmosferindeki KAW’ların güç dağıtım oranını araştırıyor.”
Korona veya güneş atmosferi, Güneş’in görünür diskinin çok ötesine uzanan ve Güneş’in yüzeyinden yaklaşık sekiz milyon kilometre yukarıda uzanan, ev yıldızımızı çevreleyen gizemli bir bölgedir. Yine de korona aynı zamanda, astrofizikçileri neredeyse yetmiş yıldır büyüleyen bir gizem olan olağanüstü yüksek sıcaklıklarla da karakterize edilir.
Syed Ayaz, UAH Uzay Plazma ve Aeronomi Araştırmaları Merkezi’nde (CSPAR) lisansüstü araştırma asistanı. Kredi: Syed Ayaz
Alfvén Dalgalarını Kinetik Ölçeklerde Araştırmak
“Syed, araştırma kariyerine yeni başlayan seçkin öğrencilerimizden biri,” diyor CSPAR direktörü ve UAH Uzay Bilimi Bölümü Aerojet Rocketdyne başkanı Dr. Gary Zank. “Alfvén dalgalarına olan bitmeyen ilgisi, Pakistan’da bir öğrenciyken akıl hocası Dr. Imran A. Kahn ile çalışırken başladı ve şimdi bu dalgaları çok küçük ölçeklerde, sözde kinetik ölçekte araştırmasıyla sonuçlandı. plazma. Çalışmaları, manyetik alandaki enerjinin protonlar ve elektronlar gibi yüklü parçacıklardan oluşan bir plazmayı ısıtmak için nasıl dönüştürüldüğüne dair kritik soruna dair önemli içgörüler sunuyor. Syed’in çalışmasının önemli olmasının bir nedeni, Güneş’in atmosferinin, nispeten 6.500 derece soğuk olan Güneş’in yüzeyiyle karşılaştırıldığında neden bir milyon dereceden fazla olduğunu hâlâ anlamamış olmamızdır.”
Kinetik Alfvén dalgaları – plazma evreninde bol miktarda bulunur – iyonların ve manyetik alanın güneş plazmasında hareket ederkenki salınımlarıdır. Dalgalar, görünür ışık yayan Güneş’in dış kabuğu olan fotosferdeki hareketlerle oluşur.
“Bu dalgalara olan temel ilgim, Parker Güneş Sondası ve Güneş koronasının nasıl ısındığı gibi önemli bir soruyu gündeme getiren Solar Orbiter görevleri,” diyor Ayaz. “Şimdiye kadar hiçbir uzay aracı görevi, Güneş’e yakın, özellikle 0 – 10 güneş yarıçapı aralığındaki bu fenomenler hakkında tahminlerde bulunmadı. Öncelikli odak noktamız, bu aralıklarda güneş koronasında KAW’lar tarafından ısınmayı araştırmak.”
Isınan Değişimler: KAW’lar ve Enerji Transferi
“KAW’lar tarafından kolaylaştırılan ısıtma ve enerji alışverişine odaklandık,” diyor araştırmacı. “Bu dalgalara olan büyük ilginin nedeni, enerjiyi taşıma yeteneklerinde yatıyor. Çok sayıda uzay aracından gelen gözlemsel veriler ve teorik araştırmalar, KAW’ların uzayda yayılmaları sırasında dağıldığını ve güneş koronal ısınmasına katkıda bulunduğunu tutarlı bir şekilde göstermiştir.”
Bu benzersiz özellikler nedeniyle dalgalar, elektromanyetik alanlar ve plazma parçacıkları arasındaki enerji alışverişini anlamak için önemli olan enerji aktarımı için kritik bir mekanizma sağlar. Ayaz, “KAW’lar küçük kinetik ölçeklerde çalışır ve paralel elektrik ve manyetik alan dalgalanmalarını destekleyebilir, bu da Landau etkileşimleri adı verilen bir fenomen aracılığıyla dalga alanı ve plazma parçacıkları arasında bir enerji aktarımına olanak tanır,” diyor. “Mevcut çalışma, bir dalgaya paralel hareket eden parçacıkların dalganın faz hızına benzer hızlara sahip olduğu durumlarda oluşan Landau sönümleme mekanizmasını kullanmış ve araştırmıştır.”
Güneş Atmosferi Araştırmaları İçin Sonuçlar
Landau sönümlenmesi, plazmadaki belirli dalgaların zamana bağlı olarak üstel olarak azalmasıdır. Ayaz, “Parçacıklar dalgayla etkileşime girdiğinde enerji alır/kaybeder – buna ‘rezonans koşulu’ denir,” diyor. “Bu, dalganın enerjisini parçacıklara iletmesine veya onlardan enerji kazanmasına neden olarak parçacıkların sönümlenmesine veya büyümesine neden olabilir. Araştırmamız, KAW’ların hızla dağıldığını ve enerjilerini tamamen plazma parçacıklarına ısıtma şeklinde aktardığını buldu. Bu enerji aktarımı parçacıkları daha uzun mekansal mesafelerde hızlandırarak plazmanın dinamiklerini önemli ölçüde etkiler.”
Bu çalışmadan elde edilen analitik bilgiler, güneş atmosferindeki olayların anlaşılmasında pratik uygulama bulacaktır; özellikle de ısıtma süreçlerinde termal olmayan parçacıkların oynadığı önemli role ışık tutacaktır.
Referans: Syed Ayaz, Gang Li ve Imran A. Khan tarafından yazılan “Kinetik Alfvén Dalgaları Tarafından Güneş Koronal Isınması”, 26 Temmuz 2024, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad5bdc