Minik, Patlayıcı “Jetletler” Güneş Rüzgârını Besliyor Olabilir Mi?

Güneşten saatte bir milyon mil hızla çıkan güneş rüzgârı -uzayda akan elektron, proton ve iyonlardan oluşan kabarcıklı bir plazma- onlarca yıllık bir muamma. Bilim insanları bir zamanlar Mars‘ın atmosferini yok ettiğini biliyor ve bazıları Ay‘a buz koyduğunu düşünüyor. Günümüzde ise Kuzey Işıkları‘nın parlamasına neden oluyor ve uydu iletişim sistemlerini bozuyor. Ancak araştırmacılar güneş rüzgarının nasıl oluştuğunu, milyonlarca dereceye kadar nasıl ısındığını ya da tüm güneş sistemini dolduracak kadar nasıl hızlandığını henüz çözebilmiş değiller.

Şimdi, bir grup araştırmacı bunu çözdüklerini düşünüyor: Onlara göre güneş rüzgârı jetletler (güneşin üst atmosferi ya da koronanın tabanındaki küçük, aralıklı patlamalar) tarafından yönlendiriliyor. The Astrophysical Journal‘da yeni yayınlanan teori, 2018’den bu yana defalarca güneşin yanından geçen araba büyüklüğündeki bir uydu olan NASA‘nın Parker Solar Probe‘u tarafından alınan verilerden ortaya çıktı. Uydu, güneş rüzgarının özelliklerini ölçüyor ve güneş atmosferinin en dış kısmında, yüzeyinden yaklaşık 1.300 mil yukarıda başlayan ısı ve enerji akışının izini sürüyor. Ekibin fikri, jetletlerin her yerde bulunabileceğini ve güneş rüzgârının kütlesini ve enerjisini açıklayacak kadar güçlü olabileceğini gösteren diğer uydulardan ve yer tabanlı teleskoplardan elde edilen verilerle güçlendirildi. Kökenlerinin ortaya çıkarılması, bilim insanlarının yıldızların nasıl çalıştığını daha iyi anlamalarına ve şiddetli plazma akışının Dünya‘daki yaşamı nasıl etkilediğini tahmin etmelerine yardımcı olacaktır.

Bu hipotezi kanıtlamak için daha yüksek çözünürlüklü verilere ihtiyaç var, ancak şu ana kadar elde edilen kanıtlar heyecan verici. Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı‘nda astrofizikçi olan ve çalışmayı yöneten Nour Raouafi, “Büyük bir şeylerin peşinde olduğumuzu en başından beri hissediyorduk” diyor. “Güneş rüzgârının 60 yıllık bulmacasını çözebileceğimizi düşünüyorduk. Ve ben çözdüğümüze inanıyorum.”

İlk olarak Parker Solar Probe’un isim babası merhum Eugene Parker tarafından ortaya atılan güneş rüzgârının varlığı 1960’ların başında NASA tarafından doğrulanmıştı. O zamandan beri bilim insanları bu plazmanın nasıl bu kadar uzağa ve bu kadar hızlı hareket edebildiği konusunda şaşkınlık içindeler. Güneş’in koronası sıcaktır -herhangi bir sıcaklık ölçeğinde milyonlarca derece- ancak güneş rüzgarını bu hızlara itecek kadar sıcak değildir.

Öte yandan jetletler 2014 yılına kadar keşfedilmemişti, Raouafi’nin liderliğindeki bir çalışmada bu mini patlamaların koronal plumları, güneş kutuplarının yakınındaki manyetize plazmanın parlak hunilerini yönlendirdiği gösterildi. Bulutların tabanına yakından baktığında, jetletlerin güneşin çalkalanan yüzeyinin iki itici manyetik kutup bölgesini kopana kadar birbirine zorlamasıyla ortaya çıktığını buldu. Ancak bu makaleden sonra Raouafi başka projelere geçti. “Ve temelde orada bıraktık” diyor.

Sonra 2019’da, Raouafi Parker Solar Probe’da proje bilimcisi olarak çalışırken, araç garip bir şey gördü. Koronanın tepesini sıyırıp geçerken, içinden geçtiği manyetik alanın yönünün sık sık değiştiğini gözlemledi. Sonra tekrar tersine dönüyordu. Raouafi atmosferin altındaki bu aralıklı “geri dönüşlerin” kaynağını bulmak için bir ekip kurdu. Aklına hemen jetletler geldi. Eğer bunlar sadece koronanın içinde değil de başka bir yerde de bulunabilirse, güneş rüzgârının kendisi olmaya yetecek kadar malzeme ve güç üretebilecek kadar çok sayıda olabileceklerini düşündü.

Ancak sonda sadece koronanın en tepesinden örnek alabilir; çok yaklaşırsa erir. Daha uzak uydular güneşin daha derinlerini, koronanın dibine daha yakın yerleri daha iyi görebiliyor. Bu nedenle araştırma ekibi NASA’nın Solar Dynamics Observatory uydusundan ve Dünya’nın yörüngesinde dönen süper yüksek irtifa hava durumu uydusundaki Solar Ultraviolet Imager cihazından gelen alt koronanın yüksek çözünürlüklü görüntülerini analiz etti. Boulder, Colorado’daki Güneybatı Araştırma Enstitüsü‘nde güneş fizikçisi olan çalışmanın eş yazarı Craig DeForest, “Ve kesinlikle, güneş rüzgarının kökeni için dumanı tüten silah olduğunu düşündüğümüz şeyi bulduk” diyor.

Veriler jetletlerin her yerde olduğunu ortaya koydu. Ayrıca araştırmacıların araştırdığı 2010 yılına kadar da mevcutlardı. Güneş patlamaları ve koronal kütle atımlarının aksine, ki bunlar 11 yıllık doğal bir döngü içinde azalıp çoğalırlar, jetletlerin varlığı değişmiyordu. Güneş rüzgârı gibi, plazmayı sürekli olarak uzaya fırlatan istikrarlı bir özellik gibi görünüyorlardı.

Jetletlerin yeterli güçle patladığını ve güneş rüzgarını açıklayacak kadar yaygın olduğunu kanıtlamak için araştırmacılar kaba bir hesaplama yaptılar. Jetlet başına 1035 proton fırlatılabilir ve güneş saniyede yaklaşık 6 x 1035 protonu güneş rüzgarına kaybeder. Bu da rüzgâra güç sağlamak için saniyede altı jetlet ya da günde yaklaşık 500.000 jetlet gerektiği anlamına geliyor.

Bu sayıyı, jetletlerin nerede olabileceğini gösteren güneş yüzeyi haritalarıyla karşılaştırdılar. Bu haritalar Kaliforniya’daki Big Bear Güneş Gözlemevi tarafından görüntülendi ve manyetik kutuplulukta ince ölçeklerde değişimler gösteriyor, negatif kutuplar daha koyu lekelerde ve pozitif kutuplar daha açık olanlarda, görüntülere tuz ve biber görünümü veriyor. Ekip, güneş rüzgarını beslemek için gereken sayıda jetlet üretme potansiyeline sahip komşu zıt kutuplara sahip yeterli alan olduğu sonucuna vardı. DeForest, “Davayı henüz makul bir şüphenin ötesinde kapatmadık” diyor. “Ama bu ileriye doğru atılmış büyük bir adım.”

DeForest, güneş rüzgârı hakkında bilgi edinmenin önemli olduğunu, çünkü kendi çevremizin ayrılmaz bir parçası olduğunu söylüyor. “Güneş fiziği, astrofiziğin Dünya’da gerçek uygulamaları olan tek alanıdır” diyor. Rüzgar, gezegenimizin manyetik alanını bozarak bizi potansiyel olarak zararlı uzay radyasyonundan korur. Ayrıca GPS ağları da dahil olmak üzere uyduların yörüngelerini ve operasyonlarını etkileyebilecek uzay havasına neden olur. Güneş rüzgarının nasıl çalıştığını anlamak, bilim insanlarının yıldızların yaşlandıkça nasıl yavaşladığını ve bunun yörüngelerindeki gezegenlerin atmosferlerini nasıl etkilediğini anlamalarına da yardımcı olabilir – bu da onları daha fazla veya daha az yaşanabilir hale getirebilir.

Aralıklı patlamaların sabit bir plazma akışı üretebileceği fikri, güneş rüzgarının itici mekanizmasının tek ve sürekli bir kaynak olması gerektiği düşüncesine meydan okuyor. Ama bu akıl almaz bir şey değil: Parker bir keresinde böyle bir şeyin rüzgârı besleyebileceği hipotezini ortaya atmıştı, ancak buna “nanoflares” adını vermişti. Ve DeForest, birçok küçük patlamanın toplu olarak tek bir düzgün akış gibi hareket edebileceğine dikkat çekiyor. “Yolda bir araba sürersiniz ve hissettiğiniz şey yumuşak bir itiş gücüdür” diyor. “Ama aslında olan şey, gaz motorunun içinde meydana gelen milyonlarca küçük patlamadır.”

Montana Eyalet Üniversitesi‘nde güneş fizikçisi olan Charles Kankelborg teoriyi makul buluyor ama fikrin kendisi onu şaşırtıyor. Diğer küçük güneş olayları tarafından yaratılanlar gibi küçük patlamaların güneş atmosferinin enerjisine anlamlı bir şekilde katkıda bulunduğu hiç gösterilmemiştir. Çalışmada yer almayan Kankelborg, “Bunların bildiğimiz güneş rüzgârının tamamını sağlayabileceğini öne süren bu makaleyi görünce çenem düştü” diyor. Jetletlerin tek başına rüzgârın enerjisini sağlayabileceğine inanması için daha fazla veri gerekecek, ancak bunun dikkate alınmaya değer heyecan verici bir fikir olduğunu düşünüyor.

Raouafi ve meslektaşları bu konuda çalışıyorlar. Daha yüksek çözünürlüklü veriler, jetletlerin hızını hafife aldıklarını, yani başlangıçta hesaplanandan daha fazla enerjiye sahip olduklarını gösteriyor. “Bu çok iyi bir işaret. İhtiyacımız olan da bu” diyor. İki takip çalışması devam ediyor ve Raouafi bunları bu yaz yayınlamayı umuyor. Bunlar arasında Güneş Dinamikleri Gözlemevi‘nden daha fazla gözlem, Avrupa Uzay Ajansı’nın Güneş Yörünge Aracı tarafından alınan yeni veriler ve Big Bear Güneş Gözlemevi’nin üç katı manyetik alan çözünürlüğüne sahip olan Hawaii’deki Daniel K. Inouye Güneş Teleskobu‘ndan alınan manyetik alan bilgileri yer alacak.

Gelecekte, bu verilerin Parker Solar Probe tarafından yapılan doğrudan ölçümlerle ve NASA’nın yaklaşmakta olan Polarimetre to Unify the Corona and Heliosphere (PUNCH) görevinden elde edilen güneş rüzgârının daha küresel gözlemleriyle ilişkilendirilmesi, bilim insanlarının doğası hakkında daha da kesin bilgiler edinmesine yardımcı olacaktır. PUNCH görevinin baş araştırmacısı DeForest, “Bu iki aracı bir araya getirmek” -uzaktan görüntüleme ve kaynakta ölçümler- “sistemi gerçekten birleşik bir bütün olarak ele alacağımız anlamına geliyor” diyor.

Ekip büyük bir keşfin eşiğinde olduklarından emin. Raouafi, “Keşke Gene Parker hâlâ bizimle olsaydı,” diyor. “İnanıyorum ki teorisini bir şekilde doğruladığımız için çok memnun olurdu.”

Editör: Nur Bersun Aynur – 10.03.2023