Kepler’in 1607’deki öncü güneş lekesi çizimleri 400 yıl sonra güneş gizemlerini çözüyor

Araştırmacılar, modern teknikler kullanarak Johannes Kepler’in yarı unutulmuş güneş lekesi çizimlerini yeniden incelediler ve büyük güneş minimumundan önceki güneş döngüleri hakkında daha önce gizli olan bilgileri ortaya çıkardılar.

Japonya’daki Nagoya Üniversitesi öncülüğündeki uluslararası bir iş birliği grubu, büyük gökbilimcinin gözlemlerinin koşullarını yeniden yaratarak ve Spörer yasasını modern istatistikler ışığında uygulayarak Kepler’in güneş lekesi grubunun konumunu ölçtü ve onu, Thomas Harriot, Galileo Galilei ve diğer erken dönem teleskop gözlemcilerinin daha sonra tanık olduğu döngüden önceki güneş döngüsünün sonuna yerleştirdi.

Grubun bulguları, bildirildi içinde Astrofizik Dergisi Mektupları17. yüzyılın başlarında, düzenli güneş çevrimlerinden Maunder Minimumu (1645-1715) olarak bilinen büyük güneş minimumuna geçişle ilişkilendirilen güneş çevrimlerinin süresiyle ilgili tartışmayı çözmek için bir anahtar sunuyor.

Büyük güneş minimumu, araştırmacılara güneş aktivitesi ve bunun Dünya üzerindeki etkileri hakkında bilgi vermesi açısından önemli olan, anormal derecede uzun süren düşük güneş lekesi aktivitesi dönemidir.

Kepler’in önemli gözlemleri

Astronomi ve matematikteki tarihi başarılarıyla tanınan Kepler, en erken teleskopik güneş lekesi çizimlerinden önce, 17. yüzyılın başlarında güneş aktivitesinin en erken tarihlenebilir enstrümantal kayıtlarından birini yaptı. Güneşin görüntüsünü bir kağıt parçasına yansıtmak için duvarda küçük bir delikten oluşan camera obscura olarak bilinen bir cihaz kullandı ve bu da ona güneşte görünür özellikler çizmesine olanak sağladı.

Mayıs 1607’de, yanlışlıkla Merkür’ün güneşten geçişi olarak yorumladığı, daha sonra bir güneş lekesi grubu gözlemi olduğu açıklanan şeyi kaydetti. Güneş lekeleri, yoğun manyetik aktivite nedeniyle güneşin 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 tartışılmış ve 17. yüzyılda güneş döngüleri için nicel analizlerde kullanılmamıştır,” dedi. “Ancak bu, bir enstrümantal gözlem ve bir projeksiyonla yapılmış en eski güneş lekesi taslağıdır.”

“Bu güneş lekesi çiziminin, gözlem noktasını ve zamanı daraltmayı ve o noktadaki heliografik koordinatların, yani güneşin yüzeyindeki özelliklerin konumlarının eğimini yeniden oluşturmayı başardığımız sürece, bize güneş lekesinin yerini söyleyebileceğini ve 1607’deki güneş döngüsü evresini gösterebileceğini fark ettik.” diye devam etti.

17. yüzyıl: Astronomi için önemli bir zaman

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.”

Dört temel bulgu

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 daha yüksek enlemlerden daha düşük enlemlere güneş lekelerinin 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 mirası

Hayakawa, “Kepler’in mirası, gözlemsel yeteneğinin ötesine uzanıyor; düzenli güneş döngülerinden Maunder Minimum’a geçişle ilgili devam eden tartışmalara ışık tutuyor. Maunder Minimum, 1645 ile 1715 yılları arasında aşırı derecede azalmış güneş aktivitesi ve anormal yarımküre asimetrisi dönemidir.” şeklinde açıklıyor.

“Kepler’in bulgularını daha geniş güneş aktivitesi yeniden yapılandırmaları içerisine yerleştirerek, bilim insanları düzenli güneş döngülerinden büyük güneş minimumuna geçişi işaret eden bu kritik dönemde güneş davranışındaki değişiklikleri yorumlamak için önemli bir bağlam elde ediyorlar.”

Hayakawa, “Kepler, 17. yüzyılda astronomi ve fizik alanında pek çok tarihi dönüm noktasına katkıda bulunmuş ve uzay çağında bile mirasını bırakmıştır” dedi.

“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’nden araştırmacı Sabrina Bechet ise şunları söyledi: “Meslektaşlarımdan birinin bana söylediği gibi, tarihi şahsiyetlerin miras kayıtlarının, yüzyıllar sonra bile modern bilim insanlarına önemli bilimsel çıkarımlar aktardığını görmek büyüleyici.”

“Kayıtlarının, ölümlerinden çok sonra bile, bilim camiasına fayda sağlayacağını hayal edebileceklerinden şüpheliyim. Bilim tarihinin kendisi dışında, bu tarihi şahsiyetlerden öğreneceğimiz çok şey var. Kepler’in durumunda, bilimsel bir devin omuzlarında duruyoruz.”