İşbirlikçi araştırma, makine öğrenimi algoritmalarıyla nanojetleri tespit ediyor

On yıllardır astronomları ve fizikçileri şaşırtan bir gizem, Northumbria Üniversitesi ile ABD’nin önde gelen havacılık teknolojisi kuruluşu Lockheed Martin arasındaki işbirliği sayesinde çözülmeye bir adım daha yaklaştı.

Güneş tacı, güneş atmosferinin en dış kısmıdır ve yine de güneş yüzeyinden milyonlarca derece daha yüksek sıcaklıklara ulaşır. Güneşin manyetik alanı tarafından şekillendirilmiş ve güçlendirilmiş, ancak manyetik alanın enerjisini koronal gaza aktardığı kesin süreç, son 80 yılda belirsizliğini korudu.

1988’de ortaya çıkan ve Parker nanoflare teorisi olarak bilinen bir teori, korona içindeki manyetik alan çizgileri kırıldığında ve yeniden bağlandığında oluşan ısının ani bir enerji patlaması veya “nano parlama” ile sonuçlandığını öne sürüyor.

2021’de Northumbria’dan Dr. Patrick Antolin liderliğindeki bir araştırma ekibi doğrudan kanıt bulundu bu yeniden bağlanma, bir nano parlama ile birlikte yeniden bağlanan manyetik alan çizgilerinin çok hızlı, yanlara doğru ayrılmasını sağlayarak “nanojetler” yaratır. Bu fenomen şimdi nanoflare teorisinin ana işaretini oluşturuyor ve eğer koronada yaygınsa, güneş koronasının yüksek sıcaklığını açıklayabilir.

Bununla birlikte, nanojetlerin tespit edilmesi ve tahmin edilmesi zordur. İşlemi çalışırken yakalayan herhangi bir görüntü ve video kaydı, nanojetlerin ne sıklıkta meydana geldiği ve koronal ısınmayı nasıl etkiledikleri hakkında çok az şey bilindiği halde, tamamen şans eseri olmuştur. Nanojetlerin küçük boyutları ve kısa zaman ölçekleri, cihazların bunları mevcut mevcut çözünürlüklerle algılamasını da zorlaştırır.

Daha fazla kanıt toplamak amacıyla Northumbria Ph.D. öğrenci Ramada Sukarmadji, Dr. Patrick Antolin’in gözetiminde, nanojetleri otomatik olarak algılayıp kaydedecek makine öğrenimi algoritmaları geliştirmek için Lockheed Martin’in İleri Teknoloji Merkezi’nin bir parçası olan Lockheed Martin Güneş ve Astrofizik Laboratuvarı’ndan (LMSAL) bilim adamlarıyla birlikte çalışıyor. meydana geldiklerinde.

Ramada, Birleşik Krallık Araştırma ve İnovasyon, Birleşik Krallık Uzay Ajansı, Avrupa Uzay Ajansı, Birleşik Krallık Met Ofisi ve Lockheed dahil 40’tan fazla endüstriyel ortakla kapsamlı işbirliği yapan Northumbria Üniversitesi’nin dünya lideri Güneş ve Uzay Fiziği araştırma grubunun bir üyesidir. Martin.

Dr. Patrick Antolin, manyetik yeniden bağlanma ve nanojetler konusunda önde gelen bir uzmandır. “Güneş koronasında yeniden bağlantı nanojetleri” adlı makalesi yayınlandı. Doğa Astronomisi 2020’de, koronal ısınmaya neden olan hareket halindeki nanojetlerin ilk keşfi hakkında rapor verildi.

Northumbria Üniversitesi ve Lockheed Martin ekibi, her ikisi de Lockheed Martin Güneş ve Astrofizik Laboratuvarı’nın (LMSAL) tasarlayıp inşa ettiği NASA’nın Arayüz Bölgesi Görüntüleme Spektrografı (IRIS) ve Güneş Dinamikleri Gözlemevi (SDO) Atmosferik Görüntüleme Düzeneği tarafından yakalanan mevcut nanojet görüntülerini analiz edecek. , ve çalışır. IRIS ekibi haftalarca gözlemlerini nanojetleri tespit etmeye ayırdı. Bu verileri kullanan ekip, meydana geldiğinde nanojet’e özgü spektral ve yoğunluk profillerini tanımlayacak ve daha fazla analiz için algoritmalar oluşturmak üzere makine öğrenimini kullanacak.

Araştırma projesi hakkında konuşan Ramada, “Amirim Dr. Antolin ve diğerlerinin çalışmaları sayesinde, nanojetlerin var olduğunu ve yeniden bağlanmaya dayalı ısıtmanın güneş koronasının neden bu kadar yüksek sıcaklıklara ulaştığını açıklamada önemli bir rol oynayabileceğini biliyoruz. , şu anda nanojet oluşumlarını yalnızca gözle tespit edebiliyoruz – ihtiyacımız olan şey, özellikle projemiz için elde edilen büyük miktarda veri göz önüne alındığında, onları otomatik olarak tespit etmenin bir yolu.

“Çok küçükler ve elimizdeki sınırlı kanıt, muhtemelen düşündüğümüzden daha fazla olduğunu gösteriyor, ancak onları gerçekten daha iyi anlamak için onları ortaya çıktıkça tespit edebilmemiz gerekiyor.

“Önceki nanojet oluşumlarından elde edilen verileri analiz ederek, makine öğrenimi yoluyla bir bilgisayara nanojetleri tanımlamayı ‘öğretebiliriz’. Bu, gelecekteki olayları yakalamamıza ve bu fenomeni ve bunun Korona’nın ısınmasına nasıl katkıda bulunduğuna dair anlayışımızı gerçekten geliştirmemize izin verecektir. .”

Ramada’nın araştırması hakkında konuşan Dr. Antolin, “Ramada ile nanojetler üzerinde çalışmak tam bir keyifti. Öğrenme azmi, etkileyici becerileri ve mükemmel belagati onu mükemmel bir araştırmacı yapıyor. nanojetleri güneş fiziğinde önemli bir mihenk taşı olarak kurmakla kalmayıp, aynı zamanda daha fazla etkili keşifler yaparak önemlerini artırdı.”