Tıpkı küçük bir kaymayla başlayıp aşağı doğru hızla ilerleyen bir kar çığının aksine, yeni gözlemler güneş patlamalarının da hızla yoğunlaşan ince manyetik bozulmalarla başladığını gösteriyor. Avrupa Uzay Ajansı (ESA) liderliğindeki Solar Orbiter uzay aracını kullanan bilim insanları, bu erken değişikliklerin hızla şiddetli patlamalara dönüşebileceğini ve ana patlamanın zirve yapmasından çok sonra bile Güneş atmosferinden aşağı düşen, parlayan plazma parçacıklarının dramatik bir şekilde art arda gelmesine neden olabileceğini keşfetti.
Bu bilgi, büyük bir güneş patlamasının şimdiye kadar kaydedilmiş en ayrıntılı görüntülerinden birinden geliyor. Olay, Solar Orbiter'ın 30 Eylül 2024'te Güneş'in yakınından geçişi sırasında kaydedildi ve bugün (21 Ocak) Astronomy & Astrophysics dergisinde yayınlanan bir çalışmada anlatılıyor.
Güneş Patlamasını Tetikleyen Şey Nedir?
Güneş patlamaları, güneş sistemindeki en güçlü patlamalar arasındadır. Bükülmüş manyetik alanlarda depolanan muazzam miktarda enerjinin, manyetik yeniden bağlanma olarak bilinen bir süreçle aniden serbest bırakılmasıyla meydana gelirler. Yeniden bağlanma sırasında, zıt yönlere işaret eden manyetik alan çizgileri birbirinden ayrılır ve yeni bir konfigürasyonda yeniden bağlanır. Bu hızlı yeniden düzenleme, plazmayı milyonlarca dereceye kadar ısıtabilir ve enerji yüklü parçacıkları olay yerinden uzağa fırlatarak bir güneş patlaması oluşturabilir.
En şiddetli güneş patlamaları, Dünya'ya ulaşan ve jeomanyetik fırtınaları tetikleyen, hatta bazen radyo iletişimini aksatan bir zincirleme reaksiyonu başlatabilir. Bu potansiyel etkiler nedeniyle, bilim insanları güneş patlamalarının tam olarak nasıl başladığını ve geliştiğini anlamaya büyük önem veriyorlar.
Yıllarca, Güneş'in dakikalar içinde bu kadar büyük bir enerji açığa çıkarma yeteneğinin ardındaki kesin mekanizma belirsizliğini koruyordu. Şimdi, Solar Orbiter'ın dört enstrümanının birlikte çalışmasından elde edilen nadir bir gözlem kombinasyonu, bir güneş patlamasının en erken anlarından itibaren nasıl geliştiğine dair şimdiye kadarki en eksiksiz resmi ortaya koydu.
Güneş Patlamasının Doğuşuna Dair Nadir Bir Bakış
Solar Orbiter'ın Aşırı Ultraviyole Görüntüleyicisi (EUI), Güneş'in korona olarak bilinen dış atmosferinin son derece ayrıntılı görüntülerini yakaladı; yalnızca birkaç yüz kilometre genişliğindeki özellikleri çözümleyebiliyor ve her iki saniyede bir meydana gelen değişiklikleri kaydediyordu. Aynı zamanda, SPICE, STIX ve PHI adlı üç ek cihaz, sıcak koronadan görünür yüzeye veya fotosfere kadar Güneş'in farklı katmanlarını inceledi.
Bu gözlemler, bilim insanlarının güneş patlamasına giden süreci yaklaşık 40 dakika boyunca takip etmelerini sağladı; bu, sınırlı gözlem süreleri ve gemideki veri kısıtlamaları nedeniyle nadiren ortaya çıkan bir fırsattır.
"Bu büyük güneş patlamasının öncü olaylarına bu kadar güzel ayrıntılarla tanık olabildiğimiz için gerçekten çok şanslıydık," diyor Almanya'nın Göttingen kentindeki Max Planck Güneş Sistemi Araştırma Enstitüsü'nden ve makalenin baş yazarı Pradeep Chitta. "Bu kadar ayrıntılı ve yüksek frekanslı güneş patlaması gözlemleri, sınırlı gözlem süreleri ve bu tür verilerin uzay aracının yerleşik bilgisayarında çok fazla bellek alanı kaplaması nedeniyle her zaman mümkün olmuyor. Bu patlamanın ince ayrıntılarını yakalamak için gerçekten doğru yerde ve doğru zamanda bulunduk."
Manyetik Çığ Olayı
EUI, güneş patlamasının zirve noktasına ulaşmasından yaklaşık 40 dakika önce, Evrensel Saatle 23:06'da bölgeyi gözlemlemeye başladığında, bükülmüş manyetik alanlardan ve plazmadan oluşan koyu, kemer şeklinde bir filament ortaya çıkardı. Bu yapı, giderek daha parlak hale gelen haç şeklinde bir manyetik alan çizgisi deseniyle bağlantılıydı.
Yakın çekim görüntüler, neredeyse her görüntü karesinde, yaklaşık her iki saniyede bir veya daha kısa aralıklarla yeni manyetik teller oluştuğunu gösterdi. Her tel manyetik kuvvetler tarafından sınırlandırıldı ve yavaş yavaş bükülerek sıkıca sarılmış halatlara benzedi.
Daha fazla tel oluşup kıvrıldıkça, bölge istikrarsız hale geldi. Hız kazanan bir çığ gibi, manyetik yapılar hızla kırılıp yeniden bağlanmaya başladı. Bu, her biri bir öncekinden daha güçlü olan ve ani parlaklık patlamaları olarak görülebilen, yayılan bir bozulma zincirini tetikledi.
Saat 23:29 UT'de özellikle yoğun bir parlama meydana geldi. Kısa süre sonra, karanlık filament bir taraftan ayrıldı ve dışarı doğru fırlayarak hareket ederken şiddetli bir şekilde açıldı. Ana patlama saat 23:47 UT civarında meydana gelirken, filament boyunca olağanüstü ayrıntılarla yeniden birleşmenin parlak flaşları görüldü.
Pradeep, "Patlamadan önceki bu dakikalar son derece önemli ve Solar Orbiter bize bu çığ sürecinin başladığı patlamanın tam dibine bir pencere açtı," diyor. "Büyük patlamanın, uzayda ve zamanda hızla yayılan bir dizi daha küçük yeniden bağlanma olayı tarafından nasıl yönlendirildiğine şaşırdık."
Zincirleme Reaksiyonlar Olarak Güneş Patlamaları
Bilim insanları uzun zamandır çığ olaylarının Güneş ve diğer yıldızlardaki sayısız küçük patlamanın toplu davranışını açıklayabileceğini öne sürüyorlardı. Şimdiye kadar, aynı fikrin tek bir büyük patlama için de geçerli olup olmadığı belirsizdi.
Bu yeni sonuçlar, büyük bir güneş patlamasının tek bir birleşik patlama olmak zorunda olmadığını gösteriyor. Bunun yerine, etkileşime giren ve birbirini destekleyen birçok küçük yeniden bağlanma olayından ortaya çıkabilir ve güçlü bir zincirleme reaksiyon oluşturabilir.
Plazma Damlacıkları Yağıyor
Araştırma ekibi, SPICE ve STIX cihazlarından elde edilen birleşik ölçümleri kullanarak, bu hızlı yeniden bağlanma olayları dizisinin Güneş atmosferinin en üst katmanlarına nasıl enerji aktardığını eşi benzeri görülmemiş bir ayrıntıyla inceleyebildi.
Yüksek enerjili X ışınları, hızlandırılmış parçacıkların enerjilerini nerede serbest bıraktıklarını ortaya koydukları için bu analizde kilit rol oynadı. Bu tür parçacıklar uzaya kaçarak uydular, astronotlar ve hatta Dünya üzerindeki teknolojiler için risk oluşturabileceğinden, davranışlarını anlamak uzay hava durumunu tahmin etmek için çok önemlidir.
30 Eylül'deki patlama sırasında, SPICE ve STIX gözlemlerine başladığında ultraviyole ve X ışını emisyonları zaten yavaşça artıyordu. Patlama yoğunlaştıkça, X ışını çıkışı dramatik bir şekilde arttı ve parçacıkları ışık hızının %40 ila %50'si, yani yaklaşık 431 ila 540 milyon km/saat hızlarına ivmelendirdi. Veriler ayrıca, yeniden bağlanma sırasında enerjinin doğrudan manyetik alanlardan çevredeki plazmaya geçtiğini de gösterdi.
Pradeep, "Ana patlama olayından önce bile, Güneş atmosferinden son derece hızlı bir şekilde aşağı doğru hareket eden şerit benzeri yapılar gördük," diyor. "Bu 'yağmur gibi yağan plazma damlacıkları', patlama ilerledikçe giderek güçlenen enerji birikiminin belirtileridir. Patlama dindikten sonra bile, yağmur bir süre daha devam ediyor. Bunu güneş koronasında bu düzeyde uzamsal ve zamansal ayrıntıyla ilk kez görüyoruz."
Patlamadan Sonra Soğuma
Güneş patlamasının en yoğun evresi geçtikten sonra, EUI görüntüleri orijinal haç şeklindeki manyetik yapının gevşediğini gösterdi. Aynı zamanda, STIX ve SPICE, soğuyan plazmayı ve parçacık emisyonlarında normal seviyelere doğru bir düşüşü kaydetti. PHI, patlamanın Güneş'in görünür yüzeyindeki etkilerini gözlemleyerek, olayın tamamının üç boyutlu bir görünümünü tamamladı.
Pradeep, "Çığ sürecinin bu kadar yüksek enerjili parçacıklara yol açabileceğini beklemiyorduk," diyor. "Bu süreçte hâlâ keşfedilecek çok şey var, ancak bunu gerçekten çözebilmek için gelecekteki görevlerden elde edilecek daha yüksek çözünürlüklü X-ışını görüntülerine ihtiyacımız olacak."
Güneş Patlamalarına Dair Yeni Bir Anlayış
"Bu, Solar Orbiter'dan şimdiye kadar elde edilen en heyecan verici sonuçlardan biri," diyor ESA'nın Solar Orbiter projesinin eş-bilim insanı Miho Janvier. "Solar Orbiter'ın gözlemleri, bir güneş patlamasının temel motorunu ortaya çıkarıyor ve çığ benzeri manyetik enerji salınım mekanizmasının kritik rolünü vurguluyor. İlginç bir olasılık da, bu mekanizmanın tüm güneş patlamalarında ve diğer güneş patlaması gösteren yıldızlarda da gerçekleşip gerçekleşmediğidir."
Makalenin ortak yazarlarından Avustralya'daki Newcastle Üniversitesi'nden David Pontin, "İnanılmaz ayrıntılarla ve neredeyse an be an kaydedilen bu heyecan verici gözlemler, küçük olaylar dizisinin nasıl devasa enerji patlamalarına dönüştüğünü görmemizi sağladı" diyor.
Şöyle ekliyor: "EUI gözlemlerini manyetik alan gözlemleriyle karşılaştırarak, güneş patlamasına yol açan olaylar zincirini çözebildik. Gözlemlediğimiz şey, güneş patlaması enerji salınımına ilişkin mevcut teorilere meydan okuyor ve daha fazla gözlemle birlikte, bu teorileri daha iyi anlamamızı sağlayacak."
Solar Orbiter Misyonu Hakkında
Solar Orbiter, ESA ve NASA arasında ortak bir görev olup ESA tarafından işletilmektedir. Aşırı Ultraviyole Görüntüleyici (EUI), Belçika Kraliyet Gözlemevi (ROB) tarafından yönetilmektedir. Polarimetrik ve Heliosismik Görüntüleyici (PHI), Almanya'daki Max Planck Güneş Sistemi Araştırma Enstitüsü (MPS) tarafından yönetilmektedir. Koronal Ortamın Spektral Görüntülenmesi (SPICE), Fransa'nın Paris kentindeki Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS) tarafından yönetilen Avrupa liderliğindeki bir cihazdır. STIX X-ışını Spektrometresi ve Teleskobu, İsviçre'nin Windisch kentindeki FHNW tarafından yönetilmektedir.
