Güneşteki salınımları, işaret fişeklerini ve kasırgaları gözlemlemek

Balonla taşınan güneş gözlemevi Sunrise III, Temmuz 2024’te altı buçuk gün boyunca bakışlarını güneşe sabit tuttu. İsveç’in en kuzey ucundan Kanada’nın Kuzeybatı Bölgelerine kadar uzanan stratosferik uçuş, 200 terabaytı aşan bir veri hazinesi ortaya çıkardı. Bu gözlemler benzersizdir. Güneş’in yaklaşık 2.000 kilometre kalınlığındaki bir katmanına ilişkin eşi benzeri görülmemiş bir içgörü sağlıyorlar ve birkaç saat boyunca muazzam dinamiklerini sürekli olarak takip edebiliyorlar.

Bu bölge, fotosfer adı verilen güneşin görünür yüzeyini ve onun üzerindeki bitişik kromosferi kapsar. Sıcak plazmanın, dalgalanan manyetik alanların ve bu bölgedeki dalgaların karmaşık etkileşimi, diğer şeylerin yanı sıra, yıldızımızın uzaya parçacık ve radyasyon fırlatan şiddetli patlamalarından sorumludur.

Güneş patlamalarını anlamak

Uçuş sırasında güneşin kendisi, yeteneklerinin kapsamlı bir gösterisini sundu: Orta “normal” durumunu temsil eden sakin bölgelere ek olarak, güneş lekeleri, küçük ve büyük güneş patlamaları ve özellikle yüksek manyetik alan gücüne sahip bölgeler gibi mizacının çok sayıda işareti de görülebiliyordu.

Misyonun ilk bilimsel sonuçlarını özetleyen bir inceleme makalesi şu adreste yayınlandı: Astrofizik Günlük Mektupları ve yalnızca Sunrise III misyonunun sonuçlarına adanan kapsamlı bir odak sayısının başlangıcını işaret ediyor. Sunrise III verilerine dayalı bireysel çalışmalar yavaş yavaş odak konusuna eklenecektir.

Max Planck Güneş Sistemi Araştırma Enstitüsü müdürü ve Sunrise III baş araştırmacısı Sami K. Solanki, “Sunrise III, güneşe bakışımızı kalıcı olarak değiştirdi. Veriler, fotosfer ve kromosferdeki küçük yapıların ve hızlı süreçlerin yıldızımızın aceleci doğasını nasıl belirlediğini gösteriyor” dedi.

İnceleme makalesinin ortak yazarı ve Sunrise III Bilim Çalışma Grubu başkanı MPS araştırmacısı Smitha Narayanamurthy, “Mevcut sonuçlar güneşin kendisi kadar çeşitlidir” diyor. “Güneşin hareketsiz durumuna dair yeni bilgiler ortaya koyuyorlar ve onun uçucu tarafını anlamamıza yardımcı oluyorlar” diye ekliyor. Önümüzdeki gün ve haftalarda yayınlanacak yeni bulgulardan bazıları şunlardır:

Salınımlar: Güneşin içindeki türbülanslı plazma akışı, yıldızın tamamına, alt atmosferine kadar yayılan dalgalar üretir. Yaklaşık beş dakikalık periyotlara sahip akustik dalgalar şu ana kadar çoğunlukla güneşin görünür yüzeyinin yaklaşık 100 ila 200 kilometre üzerindeki bir katmanda gözlemlendi. Sunrise III çok daha ayrıntılı bir görünüm sağlar. Araştırmacılar ilk kez bu dalgaların fotosfer ve kromosfer (toplam 2.000 kilometre kalınlığa sahip bir katman) içindeki yayılımını izleyebildiler ve burada mevcut olan manyetik alanın etkisini inceleyebildiler.

Güneş patlaması: Sunrise III uçuşu sırasında güneşte ikinci en güçlü kategoride bir güneş patlaması meydana geldi. Böyle bir parlama, Dünya’da, örneğin elektrik şebekelerinde veya uydu sistemlerinde orta düzeyde bozulmalara neden olabilir. Sunrise III, parlamayı en ince ayrıntısına kadar takip edebildi. Kromosferde, bir güneş patlaması sırasında uzun, parlak bir şekilde yanıp sönen yapılar ortaya çıkar. Manyetik alan çizgileri kendilerini orada yeniden düzenlediğinde oluşurlar ve böylece enerji açığa çıkarlar. Sunrise III verileri, bu konumlardaki manyetik alandaki ince yapıya ve değişikliklere dair kesin bilgiler sağlıyor. Bu, araştırmacıların kromosferdeki küçük ölçekli süreçlerin büyük güneş patlamalarının evrimini nasıl düzenlediğini anlamalarına yardımcı olabilir.

Güneş kasırgaları: Güneş yüzeyindeki sakin bölgelerden kromosfere doğru uzanan manyetik alan çizgilerinin, daha önceleri nispeten “düzenli” bir yapıya sahip olduğu düşünülüyordu. Sunrise III verileri, bilgisayar simülasyonlarıyla birleştiğinde artık farklı bir tablo çiziyor: İnce bükülmüş manyetik alan çizgileri, sıralı manyetik şeritlerin içine yerleştirilmiş. Kromosferdeki sıcak plazmanın akışını kontrol ederler ve bu nedenle muhtemelen küçük “güneş kasırgalarının” yerleri olurlar.

Şu ana kadar Sunrise III verilerinin yalnızca küçük bir kısmı analiz edildi. Sunrise III proje yöneticisi Andreas Korpi-Lagg, “Daha yolun başındayız” diyor. “Sunrise III misyonundan elde edilen veriler bizi uzun yıllar boyunca meşgul edecek ve kesinlikle bir veya iki sürprizi barındıracak” diye ekliyor.

Stratosfer engelsiz bir görünüm sunar

Sunrise III verilerinin yüksek kalitesinden ve dolayısıyla görevin başarısından öncelikle sorumlu olan, gözlemevinin “işyeri” idi. Stratosferde, Dünya yüzeyinin yaklaşık 35 kilometre (22 mil) yukarısında bulunan gözlemevi, Dünya atmosferinin çoğunu geride bıraktı. Sürekli hareket eden bu hava katmanı, yerdeki güneş teleskoplarının görüşünü önemli ölçüde sınırlıyor. Atmosferdeki türbülansı telafi etmek için tasarlanmış en gelişmiş tekniklerle bile, yalnızca son derece nadir durumlarda, güneş birkaç dakikadan fazla kesintisiz ve sürekli olarak yüksek görüntü kalitesiyle gözlemlenebilir.

Sunrise III ise birkaç saat süren bir gözlem serisi yürütmeyi başardı. Gecenin başlangıcı bile çok az aksamaya neden oldu: Sunrise III’ün Kuzey Kutup Dairesi yakınındaki yaz uçuş yolu boyunca güneş her gün yalnızca kısa bir süre için çok alçaktan batıyordu. Ancak bu dönemde Dünya atmosferinin daha yoğun katmanlarının görülmesi Sunrise’ın gözlemlerine zarar verdi.

Gözlemevinin bilimsel ekipmanı da aynı derecede önemliydi: Ana ayna çapı 1 metre (3,3 feet) olan teleskop, güneş ışığını yakalıyordu; SUSI (ultraviyole spektropolarimetre), TuMag (manyetograf) ve SCIP (kızılötesi spektropolarimetre) adlı üç cihaz bunu daha da işledi; ve gelişmiş bir görüntü sabitleme sistemi keskin görüntüler sağladı. Bu şekilde donatılan gözlemevi, saniyenin dörtte biri kadar aralıklarla çekilen görüntü dizileri ile boyutu 50 kilometre (31 mil) kadar küçük olan yapıları ortaya çıkardı; bunların tümü yaklaşık 150 milyon kilometre (93 milyon mil) mesafeden yapıldı.

Buna ek olarak Sunrise III, güneş ışığının ultraviyoleden kızılötesi ışığa kadar geniş bir dalga boyu aralığını inceledi ve çok yakın dalga boylarını bile ayırt edebildi. Güneşten gelen ultraviyole ışık, yerdeki teleskoplarla erişilemez, çünkü bu radyasyonun çoğu Dünya’nın ozon tabakası tarafından emilir.