Solar Orbiter, manyetik geri dönüş gizemini çözüyor

Bilim ve Keşif

12/09/2022
31339 Görüntüleme
71 seviyor

ESA/NASA Solar Orbiter uzay aracı, Güneş’e henüz en yakın geçişinden elde edilen verilerle, manyetik geri dönüşlerin kökenine dair ikna edici ipuçları buldu ve bunların fiziksel oluşum mekanizmalarının güneş rüzgarını hızlandırmaya nasıl yardımcı olabileceğine işaret ediyor.

Solar Orbiter, solar rüzgarın manyetik alanının ani ve büyük sapmaları olan solar switchback adı verilen manyetik bir fenomenle tutarlı ilk uzaktan algılama gözlemini yaptı. Yeni gözlem, yapının tam bir görünümünü sağlıyor ve bu durumda tahmin edildiği gibi S-şekilli bir karaktere sahip olduğunu doğruluyor. Ayrıca, Solar Orbiter verilerinin sağladığı küresel perspektif, hızla değişen bu manyetik alanların Güneş’in yüzeyine yakın bir kökene sahip olabileceğini gösteriyor.

Bu kafa karıştırıcı bölgelerden daha önce çok sayıda uzay aracı uçmuş olsa da, yerinde veriler yalnızca tek bir noktada ve zamanda bir ölçüme izin verir. Sonuç olarak, geri dönüşün yapısı ve şekli, bir noktada ölçülen plazma ve manyetik alan özelliklerinden çıkarılmalıdır.

Alman-ABD Helios 1 ve 2 uzay aracı 1970’lerin ortalarında Güneş’e yakın uçtuğunda, her iki sonda da Güneş’in manyetik alanında ani tersine dönüşler kaydetti. Bu gizemli geri dönüşler her zaman ani ve her zaman geçiciydi, manyetik alan orijinal yönüne dönmeden önce birkaç saniyeden birkaç saate kadar sürdü.

Bu manyetik yapılar, 1990’ların sonlarında Ulysses uzay aracı tarafından Güneş’ten çok daha uzak mesafelerde de incelendi. Helios misyonlarının en yakın geçişlerini yaptığı Güneş’ten Dünya’nın yörünge yarıçapının üçte biri yerine, Ulysses çoğunlukla Dünya’nın yörüngesinin ötesinde çalıştı.

Solar switchback nasıl oluşur?

2018’de NASA’nın Parker Solar Probe’unun gelmesiyle sayıları çarpıcı bir şekilde arttı. Bu, ani manyetik alan ters dönüşlerinin Güneş’e yakın yerlerde daha fazla olduğunu açıkça gösterdi ve bunların manyetik alandaki S-şekilli bükülmelerden kaynaklandığı fikrine yol açtı. . Bu şaşırtıcı davranış, fenomene geri dönüşler adını kazandırdı. Bunların nasıl oluşabileceğine dair bir takım fikirler ileri sürüldü.

25 Mart 2022’de Solar Orbiter, Güneş’in yakın geçişinden sadece bir gün uzaktaydı – onu Merkür gezegeninin yörüngesine getiriyordu – ve Metis cihazı veri alıyordu. Metis, Güneş’in yüzeyinden gelen parlak ışık parlamasını engeller ve Güneş’in korona olarak bilinen dış atmosferinin fotoğraflarını çeker. Koronadaki parçacıklar elektrik yüklüdür ve Güneş’in manyetik alan çizgilerini uzaya doğru takip eder. Elektrik yüklü parçacıkların kendilerine plazma denir.

Bir güneş enerjisi geçişi yakalama

UT 20:39 civarında Metis, koronal plazmada çarpık bir S-şekilli bükülme gösteren güneş koronasının bir görüntüsünü kaydetti. İtalya, Torino’daki Ulusal Astrofizik Enstitüsü – Astrofizik Gözlemevi’nden Daniele Telloni’ye şüpheli bir şekilde güneş enerjisi değişimi gibi görünüyordu.

Görünür ışıkta çekilmiş olan Metis görüntüsünü Solar Orbiter’ın Extreme Ultraviolet Imager (EUI) cihazı tarafından alınan eşzamanlı bir görüntüyle karşılaştırdığında, aday geri dönüşün AR 12972 olarak kataloglanan aktif bir bölgenin üzerinde gerçekleştiğini gördü. güneş lekeleri ve manyetik aktivite ile ilişkilidir. Metis verilerinin daha fazla analizi, bu bölgenin üzerindeki plazmanın hızının, henüz depolanmış enerjisini serbest bırakmamış aktif bir bölgeden bekleneceği gibi çok yavaş olduğunu gösterdi.

Daniele anında bunun, Huntsville, ABD’deki Alabama Üniversitesi’nden Prof. Gary Zank tarafından önerilen geri dönüşler için bir üretici mekanizmaya benzediğini düşündü. Teori, Güneş’in yüzeyine yakın farklı manyetik bölgelerin birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğine baktı.

Güneş enerjisi anahtarı oluşturma

Güneş’e yakın ve özellikle aktif bölgelerin üzerinde açık ve kapalı manyetik alan çizgileri vardır. Kapalı çizgiler, güneş atmosferine doğru kıvrılan ve tekrar Güneş’e doğru kaybolmadan önce, manyetizma döngüleridir. Bu alan çizgilerinin üzerinde çok az plazma uzaya kaçabilir ve bu nedenle güneş rüzgarının hızı burada yavaş olma eğilimindedir. Açık alan çizgileri tam tersidir, Güneş’ten kaynaklanırlar ve Güneş Sisteminin gezegenler arası manyetik alanıyla bağlantı kurarlar. Bunlar, plazmanın serbestçe akabileceği ve hızlı güneş rüzgarına yol açabileceği manyetik otoyollardır.

Daniele ve Gary, açık alan çizgileri bölgesi ile kapalı alan çizgileri bölgesi arasında bir etkileşim olduğunda geri dönüşlerin meydana geldiğini kanıtladılar. Alan çizgileri bir araya geldikçe, daha kararlı konfigürasyonlara yeniden bağlanabilirler. Bir kırbaç kırmak gibi, bu enerjiyi serbest bırakır ve uzaya giden S-şeklinde bir rahatsızlık yaratır, bu da geçen bir uzay aracının bir geri dönüş olarak kaydedeceği bir şeydir.

Geri dönüşlerin kökenine ilişkin teorilerden birini öneren Gary Zank’a göre, “Daniele’nin gösterdiği Metis’ten gelen ilk görüntü, bana hemen bir dönüş için matematiksel model geliştirirken çizdiğimiz karikatürleri önerdi. Tabii ki, ilk görüntü sadece bir anlık görüntüydü ve zamansal bilgileri çıkarmak ve görüntülerin kendilerinin daha ayrıntılı bir spektral analizini yapmak için mükemmel Metis kapsamını kullanana kadar hevesimizi kırmak zorunda kaldık. Sonuçların kesinlikle muhteşem olduğu kanıtlandı!”

Diğer araştırmacılardan oluşan bir ekiple birlikte, davranışın bir bilgisayar modelini oluşturdular ve özellikle yapının güneş koronası boyunca dışarı doğru yayılması sırasında nasıl uzayacağına ilişkin hesaplamaları dahil ettikten sonra, sonuçlarının Metis görüntüsüne çarpıcı bir benzerlik gösterdiğini buldular. .

Sonuçları The Astrophysical Journal Letters’da yayınlanan Daniele, “Güneş koronasındaki manyetik bir geri dönüşün bu ilk görüntüsünün, kökenlerinin gizemini ortaya çıkardığını söyleyebilirim” diyor.

Güneş enerjisinin geri dönüşü gizemi çözüldü

Güneş fizikçileri, geri dönüşleri anlamada, güneş rüzgarının Güneş’ten uzakta nasıl hızlandırıldığını ve ısıtıldığının ayrıntılarını anlamak için de bir adım atıyor olabilirler. Bunun nedeni, uzay araçlarının geri dönüşlerden geçtiğinde, genellikle güneş rüzgarının lokalize bir ivmesini kaydetmeleridir.

Daniele, “Bir sonraki adım, yerinde gözlemlenen geri dönüşleri Güneş’teki kaynak bölgeleriyle istatistiksel olarak ilişkilendirmeye çalışmaktır” diyor. Başka bir deyişle, bir uzay aracının manyetik tersinirden geçmesini sağlamak ve güneş yüzeyinde neler olduğunu görebilmek. Bu tam olarak Solar Orbiter’ın yapmak için tasarlandığı türden bir bağlantı bilimidir, ancak bu, Solar Orbiter’ın geri dönüşten geçmesi gerektiği anlamına gelmez. Parker Solar Probe gibi başka bir uzay aracı olabilir. Yerinde veriler ve uzaktan algılama verileri eşzamanlı olduğu sürece, Daniele korelasyonu gerçekleştirebilir.

Solar Orbiter için ESA Proje Bilimcisi Daniel Müller, “Bu, Solar Orbiter ile tam olarak umduğumuz türden bir sonuç” diyor. “Her yörüngede, on araçlık takımımızdan daha fazla veri elde ediyoruz. Bunun gibi sonuçlara dayanarak, Güneş’in Güneş Sisteminin daha geniş manyetik ortamına nasıl bağlandığını anlamak için Solar Orbiter’ın bir sonraki güneş karşılaşması için planlanan gözlemlerde ince ayar yapacağız. Bu, Solar Orbiter’ın Güneş’e ilk yakın geçişiydi, dolayısıyla çok daha heyecan verici sonuçların gelmesini bekliyoruz.”

Solar Orbiter’ın Güneş’e bir sonraki yakın geçişi – yine Dünya-Güneş mesafesinin 0,29 katı mesafedeki Merkür yörüngesinde – 13 Ekim’de gerçekleşecek. Bu ayın başlarında, 4 Eylül’de Solar Orbiter, Güneş etrafındaki yörüngesini ayarlamak için Venüs’te yerçekimi yardımı ile uçtu; müteakip Venüs uçuşları, Güneş’in daha yüksek enlemlerine – daha kutupsal – bölgelerine erişmek için uzay aracının yörüngesinin eğimini yükseltmeye başlayacak.

Editörler için notlar

D. Telloni ve arkadaşları tarafından güneş koronasında manyetik bir geri dönüşün gözlemlenmesi The Astrophysical Journal Letters’da yayınlandı. DOI 10.3847/2041-8213/ac8104

Araştırma, bu hafta Kuzey İrlanda, Belfast’taki 8. Solar Orbiter Çalıştayında sunulacak.

Daha fazla bilgi için lütfen iletişime geçin:
ESA Medya İlişkileri
media@esa.int

Leave a Comment