Güneş püskürtüleri, güneş sistemimizdeki en şiddetli patlamalar arasında. Fakat tek seferde yüz milyar atom bombasının patlatılmasına eşdeğer miktardaki muazzam enerjilerine rağmen, fizikçiler Güneş’te meydana gelen bu ani püskürmelerin yaklaşık 150 milyon kilometre uzaktaki Dünya’ya nasıl bir saatten kısa süre içerisinde parçacık fırlatabildiğini hâlâ tam anlamıyla cevaplayabilmiş değil.
Şimdiyse New Jersey Teknoloji Enstitüsünde (NJIT) çalışan araştırmacılar, üç gün önce Nature bülteninde yayımlanan bir makalede güneş püskürtüsündeki yüklü parçacıkların ışık hızına yakın hızlara ulaştığı kesin bölgeyi saptadıklarını bildiriyor.
NJIT’in Genişletilmiş Owens Vadisi Güneş Radyo Teleskobu Dizisi’yle (EOVSA) 2017 yılında X sınıfı bir güneş püskürtüsünün gözlemlenmesiyle elde edilen yeni bulgular, Güneş’in dış atmosferinde meydana gelen patlamanın en parlak noktasının ucunda yer alan ve yüksek ölçüde etkili olan bir parçacık hızlandırıcısını ortaya çıkarmış. Püskürtünün “sivri uç bölgesi” isimli bu alanında, patlamanın içindeki plazma yüksek enerjili elektronlara dönüşüyor.
Araştırmacılar Dünya’nın neredeyse iki katı hacmindeki bu bölgenin keşfedilmesinin, evrenin her yerinde bulunan temel parçacık hızlandırma süreçlerini araştırmada yeni fırsatlar doğurabileceğini söylüyor.
NJIT Güneş-Karasal Araştırma Merkezinde çalışan fizik profesörü ve çalışmanın eş yazarı Gregory Fleishman, “Bu çalışmadaki bulgular, güneş püskürtülerinin saniyeler içerisinde nasıl bu kadar enerji üretebildiğine yönelik uzun süredir devam eden gizemi açıklamaya yardım edebilir” diyor. “Püskürtü gücünü, klasik güneş püskürtüsü modellerinde beklenenden çok daha büyük bir bölgeye boşaltıyor. Başkaları daha önce böyle bir şeyin olması gerektiğini düşünmüşse de, bu kilit bölgenin boyutu, şekli ve konumu ilk defa belirlendi. Enerjinin püskürtünün içerisindeki parçacık hızlanmasına dönüşüm verimliliği de ilk defa ölçüldü.”
Keşif, 2020 yılında Science ve Nature Astronomy bültenlerinde yayımlanan iki ayrı çalışmayı takip ediyor. Bu çalışmalarda EOVSA’nın püskürtüye ve Güneş’in manyetik alanındaki değişimlere yönelik (tek seferde yüzlerce radyo frekansıyla) yakaladığı detaylı görüntüler, NJIT’de çalışan araştırma takımına konum üzerinde öncülük sağlamış.
NJIT’de yardımcı profesör ve çalışmanın eş yazarı olan Bin Chen, “Son çalışmalarımız, püskürtünün sivri ucunda bu gibi yüksek enerjili elektronlar üretilebileceğini göstermişti fakat emin olamamıştık” diyor. “Esasında bu bölgede, püskürtüdeki başka yerlere kıyasla ezici çoğunlukla elektron içeren şişe benzeri bir manyetik yapı olduğunu ortaya çıkarmıştık. Fakat çalışmanın yeni ölçümleriyle birlikte, bunun artık püskürtünün parçacık hızlandırıcısı olduğunu güvenle söyleyebiliyoruz.”
Takımın analizleri, güneş püskürtüsünün parçacık hızlandırıcısında inanılmaz derecede verimli bir enerji dönüşüm sürecini de gün yüzüne çıkarmış. Bu işlemde Güneş’in manyetik alanlarından gelen yoğun enerji hızla serbest kalarak, bölgenin içindeki kinetik enerjiye aktarılıyor.
NJIT’de yardımcı profesör ve çalışmanın eş yazarı olan Sijie Yu, “Bu enerji dönüşüm işleminin ne kadar verimli olduğunu ve alandaki kaç parçacığın hızlanarak patlamanın ısıl enerjisinin ötesine ulaştığını merak ettik” diyor. “Güneş’in uç morötesi verilerini kullanarak, bölgede neredeyse hiçbir parçacığın birkaç milyon Kelvin’in altındaki ısıl enerjilerde kalmadığını onayladık. Bulgular, parçacıkların hepsinin hızlanıp 20 keV veya yaklaşık 100 milyon Kelvin’den daha büyük ısıl olmayan enerjilere çıktığını gösteren EOVSA gözlemleriyle uyumlu.”
Araştırma takımına göre son bulgular, parçacık fiziğinde Dünya’da incelenmesi mümkün olmayan temel soruların incelenmesine yardımcı olabilir. Ayrıca Güneş’ten gelen böylesi yüksek enerjili parçacıkların, gelecekteki uzay havası olaylarında Dünya’yı nasıl etkileyebileceğine dönük yeni tespitler de sağlayabilir.
Yazar: Jesse Jenkins/New Jersey Teknoloji Enstitüsü. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
