Küçük güneş girdapları güneşin kabarcıklı koronasının sırrını saklıyor olabilir

Birkaç hafta içinde ikinci kez, güneşin yüzeyi ile koronası arasındaki sıcaklık farkına ilişkin araştırmalar hakkında yazıyoruz. Çeşitli görevlerden giderek daha fazla veri bu keşif dalgasını beslemeye devam ediyor. Embry-Riddle’dan Katariina Nykyri’nin yakın zamanda yayınlanan yeni makalesi Astrofizik Günlük Mektuplarıbu büyüyen çalışma grubuna katkıda bulunuyor. Güneşin yüzeyine dağılmış milyonlarca küçük girdabın, bu sıcaklık farkını yaratan enerjik motor olabileceğini savunuyor.

Bu yılın başlarında Maui’deki Haleakalā’nın tepesinde bulunan Daniel K. Inouye Güneş Teleskobu (DKIST), güneş yüzeyinin son derece yüksek çözünürlüklü görüntülerini aldı. Bilim adamları ilk kez, güneşin yüzeyinin etrafında noktalanmış, birkaç düzine kilometre çapındaki plazma girdaplarını seçebildiler. Bu araştırma ağustos ayında yayınlandığında Nykyri’de biraz “Eureka!” vardı. Üniversiteden yapılan basın açıklamasına göre şu an.

Araştırması Kelvin-Helmholtz dalgalarına odaklanmıştı. Bunlar Dünya’da en çok kırık okyanus dalgalarında veya dalga desenli bulutlarda görülür. Bununla birlikte, güneş sisteminin başka yerlerinde de mevcutlar ve Jüpiter’deki gaz desenlerini yönlendiriyorlar. Güneşte, hızlı hareket eden plazma daha yavaş, mıknatıslanmış plazmayı geçtiğinde ortaya çıkarlar. Saçma miktarda mekanik enerji içerirler. Bu dalgaların yarattığı girdaplar, DKIST’in yıldızımızın yüzeyinde çözdüğü yapıların ta kendisidir. Bu girdaplar güneş yüzeyinde dönerken, büyük kinetik enerjileri güneşin manyetik alanlarına aktarılarak mekanik hareketi manyetik strese dönüştürür.

Nykyri, bu girdapların ne kadar enerji taşıdığını ve bunun koronayı ısıtmak için gereken toplam enerjiye eşit olup olmadığını yanıtlamak için yola çıktı. Kasırgaların hız kaymasını, yoğunluk farkını ve dikey yüksekliklerini hesaba kattıktan sonra bir sonuca ulaştı. Ortalama olarak, her bir girdap yaklaşık 2 septilyon erg içerir; bu, güneş fiziğinde yaygın olarak kullanılan bir enerji birimidir. Güneşin 1,4 milyon kilometrelik (870.000 mil) yüzeyinde, bu girdapların milyonlarcası her birkaç dakikada bir dönüyor ve dağılıyor.

Bu girdaplar dağıldığında enerjilerinin bir yere gitmesi gerekir. Nykyri’ye göre koronaya manyetik yeniden bağlanma yoluyla giriyor gibi görünüyor. Güneş fizikçileri uzun zamandır bu sürecin koronal ısınmada önemli bir rol oynadığını düşünüyorlardı. Her KH girdabı döndükçe yakındaki manyetik alan çizgilerini birbirine sıkıştırır. Bu, birkaç santimetreden metrelere kadar değişen ultra ince akım çizgileri oluşturur.

Belli bir noktayı geçtikten sonra şiddetli bir şekilde kopmaya ve yeniden düzenlenmeye başlarlar. Bu, manyetik yeniden bağlanma sürecidir ve depolanan manyetik enerjiyi güneş koronasının temel bileşenleri olan ısıya ve yüksek hızlı plazma jetlerine dönüştürür. Başka bir deyişle KH girdapları, güneşin manyetik alan çizgilerinin yeniden bağlanma sürecinin arkasındaki itici güçtür.

Ancak depoladıkları enerji serbest bırakıldığında gidecek bir yer olması gerekir. Ve bu girdaplar her zaman yalnızca koronada yeniden bağlantılara neden olmaz; aynısını yüzeyde de yaparlar. Peki korona neden bu kadar sıcak görünüyor? Parçacık yoğunluğu.

Manyetik bir çizgi yüzeye çarptığında enerji trilyonlarca nötr atom arasında anında dağıtılır. Her atomun sıcaklığı orantılı olarak artar, ancak yalnızca çok küçük bir miktar kadar. Ancak koronada atomların sayısı çok daha az ama aynı miktarda enerji açığa çıkıyor. Yani her manyetik çıtçıt, koronadaki tek bir atomun sıcaklığını yüzeydekinden çok daha fazla artırır.

Makaleye göre, aksi takdirde yayılan ısıyı yenilemek için girdaplarda depolanan mekanik enerjinin yalnızca %5 ila %8’inin koronaya doğru yukarıya doğru yolculuk yapması gerekiyor. Daha karanlık “koronal deliklerde” bile girdaplardan gelen enerjinin maksimum %21’i koronanın sıcaklığını koruma kapasitesine sahip olacaktır.

Bu çalışma ısıtma sürecini anlama yolunda önemli bir adımdır ancak daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Bilim adamlarının hâlâ kromosferdeki dalga iletimini ve polarizasyonu izlemesi gerekiyor. Bu, Nykyri’nin önerdiği kadar enerjinin güneşin kromosferine ulaşıp ulaşmadığının koronal sıcaklıkları korumak için gerekli olup olmadığını doğrulayacak. Eğer teorisi geçerliyse, yıldızımızdaki yüksek sıcaklıkların bir kısmının, yüzeyinde yüzen nispeten küçük plazma kasırgalarından kaynaklandığı kanıtlanacak.