Güneş koronasının gizli manyetik iskeleti ilk kez üç boyutta haritalandı

Güneş'in dış atmosferi olan koronadaki manyetik alanın gücü ve üç boyutlu yönü, Güneş'in görünen kenarının ötesindeki bölgeler de dahil olmak üzere ilk kez küresel ölçekte tahmin edildi. ABD Ulusal Bilim Vakfı'na (NSF) bağlı Ulusal Atmosfer Araştırma Merkezi'nin (NCAR) 28 Ekim'deki açıklamasına göre bu iş için yeni bir teleskop kurulmadı. Araştırmacılar, Hawaii'deki Mauna Loa Güneş Gözlemevi'nin (MLSO) zaten elinde olan gözlemlerine yeni bir çözümleme yöntemi uyguladı. Sonuçlar aynı gün The Astrophysical Journal Letters'ta yayımlandı.

Çalışmanın başyazarı NSF Ulusal Güneş Gözlemevi'nden (NSO) Alin Paraschiv. Ekipte NSF NCAR'dan Zihao Yang ve Daniela Lacatus ile Southwest Research Institute'tan Momchil Molnar yer alıyor. Araştırmayı NSF finanse etti.

Koronanın manyetik alanı neden bu kadar zor ölçülüyor?

Korona, tam Güneş tutulmalarında Ay'ın çevresinde beyaz bir hale olarak görülen, sönük ve çok sıcak dış katman. Güneş'in görünen yüzeyi olan fotosferdeki manyetik alan düzenli olarak ölçülebiliyor. Koronanın ışığı ise çok daha zayıf olduğu için oradaki alanı ölçmek on yıllardır güneş fiziğinin en büyük boşluklarından biri.

Bu boşluk yalnız akademik bir eksik değil. NCAR'ın açıklamasına göre Güneş'teki manyetik patlamalar, Dünya'daki kritik altyapıyı etkileyebilen şiddetli uzay havasının temel nedeni. Güneş fırtınalarının teknolojiye etkisi yeni de değil; bilinen ilk vakalardan biri 1848'e uzanıyor. Patlamaları önceden kestirebilmek için enerjinin biriktiği koronadaki manyetik yapıyı bilmek gerekiyor.

Koronanın manyetik alanını ayrıntılı ölçebilen dev aletler var. NCAR'ın 2024'teki açıklamasına göre dünyanın en büyük güneş teleskobu olan 4 metre açıklıklı Daniel K. Inouye Güneş Teleskobu (DKIST) bu konuda çığır açan ölçümler yaptı. Ancak DKIST Güneş'in tamamını tek seferde haritalayamıyor. Bütün Güneş'i görmek için daha küçük ama geniş açılı aletler gerekiyor.

İki boyuttan üç boyuta

Ekip iki önceki çalışmanın üzerine kurdu. İlki, MLSO'daki Yükseltilmiş Koronal Çok Kanallı Polarimetre (UCoMP) ile yapılan ve 2024'te Science'ta yayımlanan araştırma. 20 santimetre açıklıklı bu alet bir koronagraf: Güneş diskini bir perdeyle kapatıp yapay bir tutulma yaratıyor. O çalışmada araştırmacılar korona boyunca ilerleyen dalgaları izleyerek, yani koronal sismoloji denen yöntemle, Şubat-Ekim 2022 arasında 114 manyetik alan haritası çıkarmıştı. Bu neredeyse iki günde bir harita demekti. Ama o haritalar iki boyutlu bir izdüşümdü; alanın tam üç boyutlu yönünü vermiyordu.

İkinci yapı taşı, IQUD adı verilen bir ters çözüm (inversion) yöntemi. Makalenin özetine göre yöntem, ışığın kutuplanmasını tanımlayan Stokes I, Q ve U ölçümlerini koronal sismolojiden gelen alan bilgisiyle birleştiriyor. Böylece ölçülmesi çok güç olan dairesel kutuplanma sinyaline (Stokes V) ihtiyaç duymadan alanın üç boyutlu vektörü çıkarılabiliyor. Ekip yöntemi, eski CoMP aletinin 14 Ekim 2016 ve UCoMP'nin 1 Haziran 2022 tarihli gözlemlerine uyguladı.

Paraschiv, NCAR'ın açıklamasında Güneş'in gizli manyetik mimarisini yeni bir yer ya da uzay aleti kurmadan, koronadan zaten gelen ışığı ve dalgaları çözerek üç boyutta görmeye başladıklarını söylüyor. Lacatus ise sonuçların on yıllardır süren bir darboğazı aşmaya yardım ettiğini belirtiyor.

Sınırlar ve sıradaki adım

Araştırmacılar bunun henüz rutin bir veri ürünü olmadığının altını çiziyor. NCAR'a göre ilk haritaların sınırları var; yöntemin olağan bir yeteneğe dönüşmesi için ek geliştirme ve doğrulama gerekiyor. Yöntem henüz gözlemevinin operasyonel veri hattına da eklenmedi. Ekip, başka bilim insanlarının yöntemi sınayıp geliştirebilmesi için analiz yazılımını ve veri setlerini açık olarak paylaştı. CoMP ve UCoMP verileri de herkese açık. Bu, kuramsal olarak uygun gözlemi bulunan her gün için üç boyutlu harita üretilebileceği anlamına geliyor.

Uzun vadeli hedef, mevcut MLSO tesisinin devamı olacak COSMO koronagraf ağı. MLSO direktörü Tom Berger'e göre çalışma, COSMO'nun uzay havasını besleyen süreçlerdeki kritik gözlem boşluğunu nasıl dolduracağını gösteriyor. Ekip, üç boyutlu alan haritalarının bir gün COSMO'nun standart ürünlerinden biri olmasını umuyor. Açık soru, bu haritaların Güneş patlaması tahminlerine ne kadar hızlı ve ne ölçüde katkı yapacağı.