Uluslararası ekip küresel koronal manyetik alan haritaları üretiyor

Bilim adamları ilk kez, güneşin geçmişte yalnızca düzensiz olarak gözlemlenen bir bölgesi olan, güneşin küresel koronal manyetik alanının neredeyse günlük ölçümlerini aldılar. Ortaya çıkan gözlemler, Dünya’daki temel teknolojileri ve dolayısıyla yaşamları ve geçim kaynaklarını etkileyen yoğun güneş fırtınalarını yönlendiren süreçlere dair değerli bilgiler sağlıyor.

Bir verilerin analiziYükseltilmiş Koronal Çok Kanallı Polarimetre (UCoMP) adı verilen bir cihaz tarafından sekiz ay boyunca toplanan veriler, Bilim.

Güneşin manyetik alanı, elektrik şebekelerine, iletişim sistemlerine ve GPS gibi uzay içi teknolojilere tehdit oluşturabilen güneş fırtınalarının ana itici gücüdür. Ancak manyetik alanın nasıl enerji oluşturduğunu ve patladığını anlama yeteneğimiz, onu güneşin üst atmosferi olan güneş koronasında gözlemlemenin zorluğu nedeniyle sınırlıydı.

Bölgenin manyetizmasının standart polarimetrik yöntemlerle ölçülmesi, genellikle bugüne kadar koronanın yalnızca küçük bölümlerini inceleyebilen büyük ve pahalı ekipmanlar gerektirir.

Bununla birlikte, koronal sismoloji ve UCoMP gözlemlerinin birlikte kullanılması, araştırmacıların küresel koronanın manyetik alanına ilişkin tutarlı ve kapsamlı görüntüler (bir güneş tutulması sırasında görülen tüm güneş görüntüsü) üretmesini mümkün kılar.

Bu araştırmayı doktora olarak sürdüren baş yazar Zihao Yang, “Koronal manyetik alanın küresel haritalanması, güneş araştırmalarında büyük bir eksik kısım olmuştur” dedi. Çin’deki Pekin Üniversitesi’nden mezun oldu ve şu anda ABD Ulusal Bilim Vakfı Ulusal Atmosfer Araştırmaları Merkezi’nde (NSF NCAR) doktora sonrası araştırmacı olarak görev yapıyor.

“Bu araştırma, Dünya’yı etkileyebilecek fırtınaların enerjisinin kaynağı olan koronal manyetik alanlar hakkındaki anlayışımızda önemli bir boşluğu doldurmamıza yardımcı oluyor.”

Uluslararası ekip İngiltere’deki Northumbria Üniversitesi’nden araştırmacılardan oluşuyor; NSF NCAR; Pekin Üniversitesi, Çin; ve Michigan Üniversitesi. UCoMP cihazı NSF NCAR tarafından işletilmektedir. Mauna Loa Güneş Gözlemevi.

Yükseltilmiş enstrüman

Her ne kadar bilim adamları güneş yüzeyindeki fotosfer olarak bilinen manyetik alanı rutin olarak ölçebilseler de, çok daha sönük olan koronal manyetik alanı ölçmek uzun zamandır zordu. Bu durum, güneş fırtınalarının oluştuğu koronanın manyetik alanının üç boyutlu yapısına ve evrimine ilişkin daha derin bir anlayışı sınırladı.

Üç boyutlu koronal manyetik alanları derinlemesine ölçmek için NSF’ler gibi büyük teleskoplar kullanılır. Daniel K. Inouye Güneş Teleskobu (DKIST)’e ihtiyaç var. 4 metre çapındaki açıklığıyla dünyanın en büyük güneş teleskobu olan DKIST, yakın zamanda koronal manyetik alanın ayrıntılı gözlemlerini yapma konusundaki çığır açıcı yeteneğini kanıtladı.

Ancak DKIST güneşin haritasını tek seferde çıkaramıyor. Daha küçük olan UCoMP cihazı, daha düşük çözünürlükte ve iki boyutlu bir projeksiyonda da olsa, aslında bilim adamlarına koronal manyetik alanın küresel resimlerini vermek için daha uygundur. Her iki kaynaktan elde edilen gözlemler bu nedenle koronal manyetik alanın bütünsel bir görünümünü oldukça tamamlayıcı niteliktedir.

UCoMP öncelikle bir koronagraftır; tutulmaya benzer şekilde güneşten gelen ışığı engellemek için bir disk kullanan ve koronayı gözlemlemeyi kolaylaştıran bir alettir. Aynı zamanda koronal çizgi yoğunluğu ve Doppler hızı gibi diğer spektral bilgileri görüntüleyen Stokes polarimetresini de birleştirir.

UCoMP çok daha küçük bir açıklığa (20 cm) sahip olmasına rağmen daha geniş bir görüş açısına sahip olabilir, bu da çoğu günlerde güneşin tamamının incelenmesini mümkün kılar.

Araştırmacılar, UCoMP verilerindeki manyetohidrodinamik (MHD) enine dalgaları izlemek için koronal sismoloji adı verilen bir yöntem uyguladılar. MHD dalgaları onlara koronal manyetik alanın kuvveti ve yönüne ilişkin iki boyutlu bir harita oluşturmayı mümkün kılan bilgileri verdi.

2020 yılında, önceki bir çalışmada küresel koronal manyetik alanın ilk haritasını oluşturmak için UCoMP’nin öncülü ve koronal sismoloji yöntemi kullanıldı. Bu, rutin koronal manyetik alan ölçümlerine doğru çok önemli bir adımdı. UCoMP, daha ayrıntılı, rutin ölçümler yapmayı mümkün kılan genişletilmiş yeteneklere sahiptir.

UCoMP çalışması sırasında araştırma ekibi, Şubat ve Ekim 2022 arasında veya neredeyse her gün bir tane olmak üzere 114 manyetik alan haritası üretti.

Yang, “Koronal manyetik alanı rutin olarak ölçebileceğimiz yeni bir güneş fiziği araştırmaları dönemine giriyoruz” dedi.

Resmin tamamlanması

Gözlemler aynı zamanda kutup bölgelerindeki koronal manyetik alanın ilk ölçümlerini de üretti. Güneşin kutupları hiçbir zaman doğrudan gözlemlenmemiştir çünkü güneşin kutuplara yakın olan eğrisi onu Dünya’dan görüşümüzün hemen dışında tutmaktadır.

Araştırmacılar kutupları doğrudan görmemiş olsalar da ilk kez onlardan yayılan manyetizmanın ölçümlerini alabildiler. Bunun nedeni kısmen UCoMP tarafından sağlanan gelişmiş veri kalitesi ve güneşin solar maksimuma yakın olmasıydı. Kutup bölgesinden gelen tipik olarak zayıf emisyonlar çok daha güçlüydü, bu da kutup bölgelerinde koronal manyetik alan sonuçlarının elde edilmesini kolaylaştırdı.

NSF NCAR’da doktora sonrası araştırmacı olarak Yang, güneşin manyetik alanıyla ilgili araştırmalarına devam edecek; fotosfer ölçümlerine dayanan mevcut koronal modelleri geliştirmeyi umuyor. UCoMP ile kullanılan mevcut yöntem iki boyutla sınırlı olduğundan, hala üç boyutlu manyetik alanın tamamını yakalayamıyor.

Yang ve meslektaşları, koronadaki manyetik alanın tam vektörünü daha derinlemesine anlamak için araştırmalarını diğer tekniklerle birleştirmeyi umuyorlar.

İzleyicinin görüş hattı boyunca yönlendirilen manyetik alanın üçüncü boyutu, güneş patlamasına yol açacak şekilde koronaya nasıl enerji verildiğini anlamak için özellikle önemlidir.

Sonuçta, güneş patlamaları gibi olayların ardındaki tüm üç boyutlu kıvrımları ve karışıklıkları ölçmek için büyük bir teleskop ile küresel bir görüş alanının birleşimine ihtiyaç vardır; önerilen önerinin arkasındaki motivasyon budur Koronal Güneş Manyetizması Gözlemevi (COSMO), son tasarım çalışmasından geçen 1,5 metre çapında güneş ışığını kıran bir teleskop.

COSMO Geliştirme Lideri ve NSF NCAR’dan Sarah Gibson, “Koronal manyetizma güneşten gelen kütleyi güneş sistemi boyunca gönderen kuvvet olduğundan, bunu 3 boyutlu olarak ve küresel korona boyunca her yerde aynı anda gözlemlemeliyiz” dedi. bilim adamı makalenin ortak yazarı.

“Yang’ın çalışması, güneşin küresel koronal manyetik alanının günden güne nasıl değiştiğini anlama yeteneğimizde ileriye doğru büyük bir adımı temsil ediyor. Bu, bizim için giderek artan bir tehlike olan güneş fırtınalarını daha iyi tahmin etme ve bunlara hazırlanma yeteneğimiz açısından kritik öneme sahip.” Dünya’da her zamankinden daha fazla teknolojiye bağımlı yaşamlar var.”