Güneş yüzeyinde küçük girdaplar keşfedildi

ABD Ulusal Bilim Vakfı Ulusal Güneş Gözlemevi (NSF NSO), Almanya’daki Max Planck Güneş Sistemi Araştırma Enstitüsü (MPS) ve ABD’deki Yüksek İrtifa Gözlemevi’nden (HAO) araştırmacılar, güneş fiziği alanında bir keşifte bulundu. Güneş yüzeyinin, Hawaii’de NSO tarafından inşa edilen ve işletilen dünyanın en büyük güneş teleskobu NSF Daniel K. Inouye Güneş Teleskobu ile gelişmiş bilgisayar simülasyonlarıyla çekilen yeni görüntüleri, daha önce hiç görülemeyen küçük plazma girdaplarını ortaya çıkarıyor.

“Girdapları tespit etmek için, güneş yüzeyindeki yaklaşık 20 kilometre (12 mil) büyüklüğündeki yapıları çözümlememiz gerekiyordu. Bu, dünyanın en büyük güneş teleskobunun ve son teknoloji ürünü simülasyonların bile başarabileceği sınırdır” dedi MPS bilim adamı ve yeni yayının ortak yazarı, diğer şeylerin yanı sıra gözlemlere katkıda bulunan ve veri azaltma ve görüntü restorasyonunu gerçekleştiren Michiel van Noort. Araştırmacılar MPS tarafından sağlanan geniş bantlı bir görüntüleme kamerasını kullandılar.

Girdaplar, güneşin görünür yüzeyini yoğun bir şekilde kaplayan granül adı verilen yapıların kenarlarında meydana gelir. Çapları 500 ila 2.000 kilometre (310 ila 1.240 mil) arasındadır. Birlikte ele alındıklarında güneşin granülasyonunu oluştururlar: kaynayan bir sıvıdaki kabarcıkları anımsatan bir desen.

Aslında granülasyon, güneşin sıcak iç kısmından yükselen, soğuyan ve tekrar derinliklere batan plazma akışlarından kaynaklanıyor. Yayınlanan yeni çalışmada DoğaAraştırmacılar ilk kez granüllerin kenarlarındaki saçaklı yapıları görselleştirmeyi başardılar. Bu yapılar defalarca, kırılan okyanus dalgalarına benzeyen girdap hareketleri sergiliyor. Bu “saçaklardan” bazılarının genişliği 20 kilometreden (12 mil) biraz fazladır. Bu hassas yapıların çözülmesi, 1 euroluk bir madeni paranın 180 kilometre (112 mil) mesafeden ayırt edilmesine benzetilebilir.

Güneş plazmasındaki dengesizlikler

Araştırmacılar dönen plazma akışlarını Kelvin-Helmholtz kararsızlıklarının işaretleri olarak yorumluyorlar. Bu akışkanlar dinamiğinde iyi bilinen bir etkidir. İki akışkanın birbirinden farklı hızlarda akması durumunda ortaya çıkar. Bu, arayüzde kesme kuvvetleri oluşturarak küçük bozuklukların dalga veya girdap benzeri akışlara dönüşmesine neden olur. Etki kendisini çok çeşitli bağlamlarda ve farklı ölçeklerde gösterir; örneğin göllerin yüzeylerinde veya okyanus dalgalarında, bulut oluşumunda, dev gaz gezegenleri Jüpiter ve Satürn’ün atmosferlerinde ve güneş rüzgârının gezegen manyetosferleriyle etkileşiminde.

Görünüşe göre, güneş granüllerinin kenarlarındaki bitişik plazma katmanları da farklı hızlarda akıyor ve Kelvin-Helmholtz kararsızlıkları için gerekli koşulları yaratıyor.

Bükülmüş manyetik alan çizgileri

Şimdi güneşte keşfedilen minik plazma girdapları, güneşin manyetik alanında enerji depoladığı ve serbest bıraktığı süreçlere, örneğin nanoflare olarak bilinen çok küçük radyasyon patlamalarına tamamen yeni bir bakış açısı sağlıyor. Mevcut teoriye göre, güneş, manyetik alan çizgilerinin bükülmesi ve sarılmasıyla manyetik enerji üretiyor; bu, sıkı bir şekilde sarılmış metal yayda depolanan mekanik enerjiye benzer. Bu, oldukça enerjik fakat kararsız bir manyetik alan mimarisi yaratır. Depolanan enerji aniden serbest bırakılabilir. “Manyetik yeniden bağlanma” olarak bilinen süreçte, bükülmüş manyetik alan çizgileri aniden açılır ve yeniden bağlanır.

Ancak, manyetik alan çizgilerinin bükülmesine neyin sebep olduğu daha önce belli değildi. Yeni keşif cevabın bir kısmını sağlayabilir. Girdaplar, manyetik alanın yeterince güçlü olduğu her yerde sürekli olarak ortaya çıktığı için, bükülmeyi rutin olarak tetikleyen itici güç olabilirler.

Analizler aynı zamanda mini girdapların güneş yüzeyindeki mıknatıslanmış ve mıknatıslanmamış plazmayı verimli bir şekilde karıştırdığını da gösteriyor. Bu, manyetik alanın yüzeyden güneşin atmosferine hızla yayılmasına yardımcı olabilir. Güneşin manyetik alanındaki değişikliklerle yönlendirilen yıldızımızın aktivitesi, kozmik ölçekte olağanüstü hızlı olan 11 yıllık bir döngüde dalgalanıyor. Güneşin manyetik “çerçevesindeki” bu kadar hızlı değişim, yalnızca manyetik akının güneş atmosferi boyunca verimli bir şekilde taşınabilmesi durumunda mümkün olabilir. Mevcut modeller bu kadar hızlı yayılmayı açıklayamıyor. Yeni keşfedilen girdaplar bu konuya dair anlayışımızı önemli ölçüde ilerletebilir.

MPS direktörü ve yeni yayının ortak yazarı Sami K. Solanki, “Yeni keşfedilen plazma girdapları, mevcut tüm teknikleri kullanarak çözebileceğimiz sınırlar dahilinde çok küçük süreçlerin yıldızımızın doğasını nasıl önemli ölçüde belirlediğini etkileyici bir şekilde gösteriyor” dedi.