Yapılandırılmamış yapı: Güneş rüzgarında keşfedilen yeni fenomen

Türbülans her yerde mevcuttur ve her gün meydana gelir; örneğin sütün kahveye karıştırılması veya okyanusun ve atmosferin fırtınalı hareketleri sırasında. Uzaydaki medya ve astrofizik sistemler de türbülans geliştirebilir, ancak fizik farklıdır çünkü ortam iyonize bir durumdadır (plazma durumu olarak bilinir) ve akış hareketi elektromanyetik alanlarla güçlü bir şekilde bağlanmıştır. Dahası, uzay plazması çarpışmasızdır çünkü ortam o kadar seyreltiktir ki parçacıklar birbiriyle çarpışmaz.

Plazma nasıl türbülansa dönüşür? Çarpışmasız türbülansta dalgalanma enerjisi nasıl dağılır? Uzay plazmasındaki türbülans fizikte bir gizem olmaya devam ediyor.

Technische Universität Braunschweig ve Tokyo Üniversitesi’nden uluslararası bir araştırma ekibi, Tohoku Üniversitesi, Kyushu Üniversitesi, Osaka Üniversitesi ve çok uluslu araştırma enstitüleriyle işbirliği içinde, ilk kez, uzay türbülansında manyetik alan rotasyonunun tersine çevrilmesi olgusunu gösterdi. Yapılandırılmamış uzay plazmasında bir yapı ortaya çıkıyor.

Sonuçlar şurada yayınlanır: Astrofizik Günlük Mektupları.

Technische Universität Braunschweig Teorik Fizik Enstitüsü ve Tokyo Üniversitesi’nden ekip, toplam 10 ülkeden araştırmacılarla işbirliği yaparak temelde yeni bir olguyu ortaya koydu.

NASA’nın Parker Solar Probe misyonundan elde edilen yüksek hassasiyetli manyetik alan ve parçacık verilerini kullanan ekip, ilk kez doğrudan türbülanslı manyetik alanların, belirli bir dalga boyu üzerinde manyetik alan dönme duyusunun net bir şekilde tersine döndüğünü ve tersine dönmenin büyüdüğünü ve güneşten radyal yönde daha uzun dalga boylarına doğru kaydığını gösterdi. Geri dönüş, büyük ölçekli, akışkan benzeri dinamiklerden küçük ölçekli, parçacık benzeri dinamiğe geçişle aynı zamana denk geliyor.

Küçük ölçekli bir olgunun keşfinin bilim üzerinde büyük etkisi var

Daha büyük uzunluk ölçeklerinde, uzay plazması bir sıvı gibi davranır ve girdapların ve elektromanyetik dalgaların uyarılması yoluyla türbülans gelişir. Dalgalanmalar rastgele, yani çalkantılı hale gelir. Ancak manyetik alanın dönüşü rastgele değildir. Alanlar, güneşten radyal olarak bakıldığında tercihen saat yönünün tersine döner.

Ancak rotasyon daha küçük uzunluk ölçeklerinde farklı görünür. Türbülanslı plazmaya daha küçük uzunluk ölçeklerinde bakıldığında alanlar saat yönünde dönüyor. Bu ölçek, plazmadaki akış benzeri davranıştan parçacık benzeri davranışa geçişle örtüşmektedir.

Makalenin ilk yazarı Dr. Masatomi Iizawa (TU Braunschweig), “Türbülans yapılandırılmamış hareketleri temsil etse de spektrumda net bir yapı görüyoruz” diyor.

Dr. Yokoi (Tokyo Üniversitesi) bu bulgunun önemini vurguluyor: “Sonuçlar hem plazma fiziği hem de astrofizik açısından büyük önem taşıyor.”

Uzay plazması çalkantılı hale geldiğinde bir yapı oluşur ve temel anlayış akışkanlar dinamiğinden parçacık dinamiğine geçişte yatmaktadır. Plazma türbülansı, Dünya’nın manyetosferi, güneş rüzgarı, güneş patlamaları, gezegenler arası uzay ve birikim diskleri gibi astrofizikte önemli bir rol oynar.

Uzay plazmasındaki türbülans, güneş patlamalarının ürettiği gezegenler arası uzaydaki şok dalgalarını ve manyetik bulutları etkileyebilir ve jeomanyetik fırtınaların tahmin edilmesinde önemli bir faktördür.