Perde benzeri plazma yapıları simülasyonlarda güneş jetlerinin belirgin dönüşünü açıklıyor

Avustralya’nın Newcastle Üniversitesi’nden doktora sonrası araştırma görevlisi liderliğindeki Sheffield Üniversitesi ve Hindistan Astrofizik Enstitüsü’nden bilim adamlarından oluşan uluslararası bir ekip, spikül adı verilen ve 6-8 mm uzunluğunda olan güneş jetlerinin kıvrımlı kumaş gibi çarpık, daha yoğun plazma tabakaları şeklini aldığını keşfetti.

Bulgular şu adreste yayınlanıyor: Astrofizik Dergisi.

Bu spiküller genellikle iki boyutlu gökyüzü düzlemi gözlemlerinden sivri uçlu veya silindirik yapılar olarak yorumlanmıştır. Buna karşılık, bu çalışma, plazma jetlerinin yoğun plazma yapılarından oluşan kıvrımlı, üç boyutlu, perde benzeri bir morfoloji sergilediğini ve gözlemlenen dönme hareketinin, gökyüzü düzlemindeki daha karmaşık dinamiklerin iki boyutlu izdüşümünün sonucu olduğunu ortaya koyuyor.

Herhangi bir anda, yüzbinlerce, hatta milyonlarca spikül, fotosfer adı verilen görünür güneş yüzeyi ile güneşin en dış atmosferik katmanı olan milyon derecelik güneş koronası arasındaki bölgeyi doldurur. Bu jetler güneşin yerçekimine karşı neredeyse periyodik olarak yukarı doğru fırlar ve spiküler malzemenin çoğu yüzeye doğru düşer.

Görünür dönmenin arkasında güneş girdapları

En önemli bulgu, güneş atmosferindeki spiküllerle birlikte çapları yüzlerce km’ye ulaşan yüzlerce sarmal plazma sütununun oluşması ve Dünya’daki siklonlarla karşılaştırılabilecek dinamikler sergilemesidir. Yazarlar, genellikle güneş koronasına kadar uzanan ve güneş atmosferinin birden fazla bölgesini birbirine bağlayan bu dönen yapılar için koronal dönen borular (CoSCos) terimini icat ettiler. Elektronlardan ve iyonlardan oluşan, maddenin çok sıcak, mıknatıslanmış, gaz benzeri bir formu olan plazmadan yapılmıştır.

Bilim insanları spiküllerin önceden düşünülenden daha dinamik ve karmaşık olduğunu keşfettiler. Yukarı ve aşağı hareketlerine ek olarak sıklıkla belirgin hızlı dönme ve enine salınımlar da sergilerler. Püskürtme davranışı ve salınımlar nispeten iyi anlaşılmış olsa da, bu hızlı dönmenin kökeni uzun zamandır gizemini koruyor.

Çalışma, bu kısa ömürlü dönüşlerin Büyük Britanya’dan daha geniş yaygın plazma girdapları tarafından üretildiğini buldu. Güneş atmosferindeki girdapların her an binlerce, hatta milyonlarca sayıya ulaşacağı düşünülüyor.

Bu çalışmada yazarlar, örneğin Birleşik Krallık’taki yüksek performanslı bilgi işlem tesisi Dial/CSD3’te çalıştırılan sayısal simülasyonları kullanarak, dönen spikül kümelerini açıklayarak bunların yapısına ve dinamiklerine yeni bakış açıları kazandırdılar.

Dr. Sahel Dey (Avustralya Newcastle Üniversitesi’nden doktora sonrası araştırmacı) şunları söyledi: “Sivri uçların gerçek oluşumunu ve ilgili dönen plazma örtülerini doğrudan gözlemlemek şu anda çok zordur, çünkü birden fazla bakış noktasından uydu gözlemleri için ultra yüksek çözünürlüklü teleskoplar gerektirirler.”

Koronaya enerji taşımak

Doğrusal olmayan dalgalar ve ilgili spiküller tarafından taşınan kütle ve enerji akışları, üst güneş kromosferini ve alt koronayı ısıtmak ve güneş rüzgarını oluşturan plazmayı sağlamak için önemlidir. Kromosfer, güneş yüzeyi ile aşırı sıcak korona arasında nispeten ince bir tabakadır. Güneş kromosferi, tam güneş tutulmaları sırasında güneşin etrafında kırmızı bir halka olarak görünür.

Dr. Piyali Chatterjee (Hindistan Astrofizik Enstitüsü, IIA) şunları ekledi: “Modelimizde bulunan bu jet kaynaklı CoSC’ler, jetlerin termal ve manyetik enerji rezervuarlarından enerji çekiyor ve onu güneş koronasına taşıyor. Ancak bunların gözlemsel doğrulaması henüz elde edilecek ve koronal manyetik alan ve hız alanının yüksek çözünürlüklü ölçümünü gerektirecek.”

Profesör Robertus Erdélyi (namı diğer von Fáy-Siebenbürgen; Güneş Fiziği ve Uzay Plazma Araştırma Merkezi (SP2RC), Matematik ve Fizik Bilimleri Okulu (MPS), Sheffield Üniversitesi) şunları söyledi: “Bu dönme hareketleri, evlerdeki musluklardan santimetre büyüklüğünde akan sulardan, Dünya’daki ve güneşteki kasırgalara, güneş jetlerine ve büyüklüğü 100 santimetreye kadar olan sarmal galaksilere kadar evrenin her yerindedir. 520.000 ışık yılı.

“Çalışmamız, ilk kez, güneş atmosferindeki bu her yerde bulunan girdapların, enerjiyi alt güneş atmosferinden alçak koronaya yönlendiren bir grup manyetik plazma dalgasını nasıl üretebildiğine dair teorik kanıtları gösterdi.”

Erdélyi şunları ekledi: “Güneşin ve diğer birçok yıldızın üst atmosferlerine nasıl enerji ve kütle sağladığı, bilim camiası için uzun süredir büyüleyici bir soru olmuştur. Dey gibi kariyer başındaki en iyi bilim adamlarımızın dahil olduğu heyecan verici Birleşik Krallık-Hindistan-Avustralya-Macaristan işbirliğinin bir parçası olarak elde ettiğimiz sonuçlar, güneş enerjisi ve astrofiziksel plazma ısıtması için gerekli termal olmayan enerjinin tedarikini ele almada ileriye doğru atılmış önemli bir adımdır.

“Britanya boyutundaki bu koronal dönen manyetik plazma kanallarının sadece enerji için değil aynı zamanda güneş atmosferinin alt ve üst katmanları arasındaki toplu taşıma için de çok umut verici adaylar olduğuna inanıyoruz. SP2RC’deki meslektaşlarımla gelecekteki araştırmamız şimdi bu yeni bulmacaya odaklanacak.”