Uzun süreli salınımlar güneşin diferansiyel dönüşünü kontrol ediyor: Çalışma

Güneşin farklı dönüş düzeni bilim adamlarını onlarca yıldır şaşırtıyor: Kutuplar yaklaşık 34 günlük bir periyotta dönerken, orta enlemler daha hızlı dönüyor ve ekvator bölgesinin tam bir dönüş için yalnızca yaklaşık 24 güne ihtiyacı var.

Ek olarak, heliosismolojideki ilerlemeler (yani, güneşin akustik dalgalarının yardımıyla güneşin içinin araştırılması), bu dönme profilinin tüm konveksiyon bölgesi boyunca neredeyse sabit olduğunu ortaya koymuştur. Güneşin bu katmanı, yaklaşık 200.000 kilometre derinlikten görünür güneş yüzeyine kadar uzanır ve güneş manyetizmasının ve aktivitesinin yönlendirilmesinde çok önemli bir rol oynayan şiddetli sıcak plazma dalgalanmalarına ev sahipliği yapar.

Teorik modeller uzun süredir Güneş’in dönme düzenini korumak için güneş kutupları ile ekvator arasında hafif bir sıcaklık farkı olduğunu öne sürse de, bunun ölçülmesinin oldukça zor olduğu biliniyor. Sonuçta, gözlemlerin güneşin sıcaklığı bir milyon dereceye kadar ulaşan derin iç kısmının arka planına “bakması” gerekiyor. Ancak Max Planck Güneş Sistemi Araştırma Enstitüsü’nden (MPS) araştırmacıların gösterdiği gibi, artık güneşin uzun süreli salınımlarının gözlemlerinden sıcaklık farkını belirlemek mümkün.

İş yayınlanan dergide Bilim Gelişmeleri.

NASA’nın Güneş Dinamikleri Gözlemevi’ndeki Heliosismik ve Manyetik Görüntüleyici (HMI) tarafından 2017’den 2021’e kadar elde edilen gözlemsel verilerin analizinde bilim insanları, güneş yüzeyindeki dönme hareketleri olarak fark edilebilen uzun periyotlu küresel güneş salınımlarına yöneldiler. MPS’den bilim insanları bu eylemsizlik salınımlarını üç yıl önce keşfettiklerini bildirdi. Gözlemlenen bu modlar arasında, saatte 70 km’ye varan hızlara sahip yüksek enlem modlarının özellikle etkili olduğu kanıtlandı.

Bu yüksek enlem salınımlarının doğrusal olmayan doğasını incelemek için ekip bir dizi üç boyutlu sayısal simülasyon gerçekleştirdi. Simülasyonlarında, yüksek enlemdeki salınımlar ısıyı güneş kutuplarından ekvator’a taşıyor, bu da güneşin kutupları ile ekvator arasındaki sıcaklık farkını yedi derecenin altına düşürüyor.

MPS Direktörü Prof. Dr. Laurent Gizon, “Kutuplar ve ekvator arasındaki bu çok küçük sıcaklık farkı, Güneş’teki açısal momentum dengesini kontrol ediyor ve dolayısıyla güneşin küresel dinamikleri için önemli bir geri bildirim mekanizmasıdır” diyor.

Araştırmacılar, simülasyonlarında ilk kez kritik süreçleri tamamen üç boyutlu bir modelde tanımladılar. Daha önceki çabalar, güneşin dönme eksenine göre simetriyi varsayan iki boyutlu yaklaşımlarla sınırlıydı.

MPS doktora sonrası araştırmacısı ve çalışmanın baş yazarı Dr. Yuto Bekki, “Doğrusal olmayan simülasyonları gözlemlerle eşleştirmek, uzun dönemli salınımların fiziğini ve bunların güneşin diferansiyel dönüşünü kontrol etmedeki rolünü anlamamızı sağladı” diyor.

Güneşin yüksek enlem salınımları, Dünya’daki tropik dışı siklonlara benzer şekilde bir sıcaklık gradyanı tarafından yönlendirilir. Ayrıntılar farklı olsa da fizik benzer: “Güneş’te, güneş kutbu ekvatordan yaklaşık yedi derece daha sıcaktır ve bu, güneşin büyük bir bölümünde saatte yaklaşık 70 kilometrelik akış sağlamak için yeterlidir. Süreç şu şekildedir: MPS bilim insanı Dr. Robert Cameron, “bir bakıma kasırgaların çalıştırılmasına benziyor” diyor.

Güneşin derin iç kısmının fiziğini araştırmak zordur. Bu çalışma, güneşin uzun periyotlu salınımlarının sadece güneşin iç kısmı için yararlı sondalar olmadığını, aynı zamanda güneşin çalışma biçiminde aktif bir rol oynadıklarını göstermesi açısından önemlidir. Gelecekteki çalışmalar bu salınımların rolünün ve teşhis potansiyellerinin daha iyi anlaşılmasını amaçlayacaktır.