Mayıs 2024 süper fırtınasının fotoğrafları kırmızı kutup ışığının sırrını çözmeye yardım etti

10 Mayıs 2024 gecesi Dünya'ya ulaşan güçlü güneş fırtınası, kutup ışıklarını Almanya'nın orta kesimlerinden bile görünür kılmıştı. O gece Braunschweig ve Göttingen'de çekilen fotoğraflar, iki buçuk yıl sonra bilimsel bir soruya yanıt oldu. Annales Geophysicae dergisinde 3 Kasım'da yayımlanan çalışmaya göre görüntülerde, yüksek irtifadaki kırmızı kutup ışığından aşağıdaki yeşil kutup ışığına kesintisiz uzanan parlak ışınlar seçiliyor. Araştırmacılar bu ışınlardan yola çıkarak iki rengin de aynı süreçle, Dünya'nın manyetik alan çizgileri boyunca aşağı inen yüksek enerjili elektronlarla oluştuğu sonucuna vardı.

Çalışmanın ilk yazarı, NASA Jet İtki Laboratuvarı'nın (JPL) eski bilim insanlarından Bruce T. Tsurutani. Uluslararası ekibi Braunschweig Teknik Üniversitesi'nden Yasuhito Narita koordine etti. Fotoğrafları çekenler arasında Max Planck Güneş Sistemi Araştırmaları Enstitüsü'nün (MPS) direktörü Sami K. Solanki, Fraunhofer Yüzey Mühendisliği ve İnce Filmler Enstitüsü'nden Philipp Schulz, Braunschweig Teknik Üniversitesi'nden Ingo von Borstel ve Göttingen Üniversitesi'nden Klaus Reinsch de var. Solanki, fotoğrafları aslında bilimsel bir amaçla çekmediğini anlatıyor.

Uzay çağının en güçlü fırtınalarından biri

10-11 Mayıs 2024 süper fırtınası, 1958'den bu yana, yani uzay çağı boyunca kaydedilen en şiddetli ikinci manyetik fırtına. Makaleye göre fırtınanın ana evresi üç basamakta gelişti ve Dünya'nın manyetik alanındaki bozulmayı ölçen SYM-H göstergesi sırasıyla eksi 183, eksi 354 ve eksi 518 nanotesla değerlerine indi. Almanya'daki kırmızı ve yeşil kutup ışıkları, ikinci basamak sırasında yaşanan yoğun "alt fırtınalar" esnasında görüntülendi.

Yeşil kutup ışıkları, kutup bölgelerinde sıradan gecelerde de görülüyor. Dünya'nın manyetosferinden gelen hızlı elektronlar manyetik alan çizgileri boyunca atmosfere dalıyor, yaklaşık 130 ile 85 kilometre yükseklikte bir çarpışma zinciri başlatıyor ve sonunda oksijen atomlarının yeşil ışık saçmasına yol açıyor. Kırmızı kutup ışıkları ise orta enlemlerde, yoğun manyetik fırtınalar sırasında, yaklaşık 800 ile 200 kilometre arasındaki yüksekliklerde ortaya çıkıyor.

Onlarca kuram, sınanamayan bir bölge

Kırmızı kutup ışığının nasıl oluştuğuna dair çok sayıda kuramsal açıklama önerilmişti. Ancak kırmızı ışığın parladığı yüksekliklerden genellikle uydu geçmediği için bu fikirler doğrudan sınanamıyordu. Tsurutani'ye göre yukarıdaki kırmızıyı aşağıdaki yeşile kesintisiz bağlayan ışınlar daha önce hiçbir bilimsel makalede bildirilmemişti ve kırmızı parıltının kökenini anlamalarını sağladı. Narita da ışınların kırmızıdan yeşile uzanmasının iki durumda aynı fiziksel sürecin işlediğine işaret ettiğini vurguluyor.

Ekip, fotoğrafları Güneş rüzgârı ve Dünya'nın manyetik alanındaki bozulmalara ait verilerle karşılaştırdı. Makaleye göre fırtına sırasında plazmasferin dış sınırı (plazmapoz), Braunschweig ve Göttingen'in bulunduğu manyetik kabukla aşağı yukarı aynı konuma kadar içeri itilmişti. Önerilen pek çok mekanizma arasında, her iki ışın türü için de baskın etkenin manyetik alan çizgileri boyunca yağan yüksek enerjili elektronlar olduğu sonucuna varıldı.

Akıllı telefonlu gözlemcilere çağrı

Güneş yaklaşık 11 yıllık bir döngüyle sakin ve etkin dönemlerden geçiyor. Etkinliğin zirvesinde güçlü patlamalar ve hızlı Güneş rüzgârı Dünya'nın manyetosferine çarptığında, manyetik yeniden bağlanma denen süreçle enerji aktarılıyor ve kutup ışıkları zaman zaman orta enlemlere kadar iniyor. Araştırmacılara göre 2024'ten bu yana bölgede kutup ışıkları birkaç kez daha görüldü; Güneş etkinliği azalma evresine girmiş olsa da bu dönemde de olağanüstü güçlü patlamalar yaşanabiliyor.

Braunschweig Teknik Üniversitesi'ndeki araştırmacılar bu nedenle halkın desteğini istiyor. Narita, kutup ışığını akıllı telefonla ya da fotoğraf makinesiyle çeken herkesin araştırmalara katkı sunabileceğini söylüyor. Bilimsel açıdan anlamlı görüntüler için pozlama süresinin altı saniyeyi geçmemesi gerekiyor; ekibe göre ayırt edici ışınları yakalamanın tek yolu bu. Çalışma tek bir fırtınaya ve sınırlı sayıda fotoğrafa dayandığı için, benzer ışınların gelecekteki fırtınalarda da görülüp görülmeyeceği sonucun genelliğini belirleyecek.