Bolca Gizem: NASA, Güneşin Manyetik Kabarcığının Kenarını İnceliyor
Evrenin bizim köşemiz olan güneş sistemi, dünyanın içine yerleştirilmiştir. Samanyolu 100 milyardan fazla yıldıza ev sahipliği yapan galaksi. Güneş sistemi, bizi ötedeki engin galaksiden ve onun sert uzay radyasyonunun bir kısmından ayıran heliosfer adı verilen bir baloncukla çevrilidir.
Bu radyasyondan, kendisi de başka bir radyasyon kaynağı olan Güneş tarafından oluşturulan heliosfer tarafından korunuyoruz. Güneş, yüzeyinden sürekli olarak güneş rüzgarı adı verilen yüklü parçacıkları püskürtür. Güneş rüzgarı, uzaklığın yaklaşık dört katı kadar esiyor. Neptün, onunla birlikte Güneş’ten gelen manyetik alanı taşıyan.
Heliosfer araştırma bilimcisi Eric Christian, “Manyetik alanlar birbirine karşı itme eğilimi gösterir, ancak karışmaz” dedi. NASAGreenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi. “Heliosfer balonunun içinde hemen hemen tüm parçacıklar ve Güneş’ten gelen manyetik alanlar var. Dışarıda galaksiden gelenler var.”
Astrofizik bilimleri profesörü David McComas, heliosferi anlamak için sözcüğü parçalayarak başlayın, diyor. Princeton Üniversitesi New Jersey’de. “Heliosfer” iki kelimenin birleşimidir: Yunanca Güneş anlamına gelen “Helios” ve geniş bir etki bölgesi olan “küre” (yine de bilim adamları heliosferin kesin şeklinden emin değiller).
Heliosfer 1950’lerin sonlarında keşfedildi ve bununla ilgili birçok soru kaldı. Bilim adamları heliosferi incelerken, bunun astronotların ve uzay araçlarının radyasyona maruz kalmasını nasıl azalttığı ve daha genel olarak yıldızların yakındaki gezegenleri nasıl etkileyebileceği hakkında daha fazla şey öğreniyorlar.
Uzayda bir balon
Her gün bir miktar radyasyon bizi çevreler. Güneşlenirken, Güneş’ten gelen radyasyonun tadını çıkarıyoruz. Mutfağımızdaki mikrodalga fırınlarda kalan artıkları ısıtmak için radyasyon kullanıyoruz ve tıbbi görüntüleme için ona güveniyoruz.
Ancak uzay radyasyonu, uranyum gibi radyoaktif elementler tarafından salınan radyasyona daha çok benzer. Diğer yıldızlardan bize gelen uzay radyasyonuna galaktik kozmik radyasyon (GCR) denir. Galaksideki aktif alanlar – süpernovalar, kara delikler ve nötron yıldızları gibi – elektronları atomlardan ayırabilir ve çekirdekleri neredeyse ışık hızına kadar hızlandırarak GCR üretebilir.
Dünya’da uzay radyasyonundan üç katman korumamız var. Birincisi, GCR’nin güneş sistemindeki büyük gezegenlere ulaşmasını engellemeye yardımcı olan heliosferdir. Ek olarak, Dünya’nın manyetik alanı, GCR’yi Dünya’dan ve Uluslararası Uzay İstasyonu gibi düşük yörüngeli uydulardan uzak tutan manyetosfer adı verilen bir kalkan üretir. Son olarak, Dünya atmosferinin gazları radyasyonu emer.
Astronotlar Ay’a gittiğinde veya Mars, bizim Dünya’da sahip olduğumuz korumaya sahip olmayacaklar. Yalnızca Güneş’in 11 yıllık döngüsü boyunca boyut olarak dalgalanan heliosferin korumasına sahip olacaklar.
Her güneş döngüsünde Güneş, yoğun aktivite ve güçlü güneş rüzgarları ve daha sessiz dönemlerden geçer. Bir balon gibi, rüzgar sakinleştiğinde heliosfer söner. Açıldığında, heliosfer genişler.
“Heliosferin kozmik ışınlar üzerindeki etkisi, daha uzun süreli insan keşif misyonlarına izin veriyor. Washington DC’deki NASA Genel Merkezi’nde bir heliofizikçi olan Arik Posner, “Bir bakıma, insanların Mars’a ulaşmasına izin veriyor” dedi.
heliosferin anatomisi
Heliosferin kesin şekli hakkında bazı tartışmalar var. Ancak bilim adamları, birkaç katmanı olduğu konusunda hemfikirdir. Katmanlara içten dışa doğru bakalım:
- sonlandırma şoku: Güneş sistemimizdeki tüm büyük gezegenler heliosferin en iç tabakasında bulunur. Burada, güneş rüzgarı, galaksinin basıncından etkilenmeden, milyarlarca mil boyunca, saatte yaklaşık bir milyon mil hızla Güneş’ten dışarı çıkar. Bu çekirdek katmanın dış sınırına sonlandırma şoku denir.
- Güneş kılı: Sonlandırma şokunun ötesinde heliosheath vardır. Burada, güneş rüzgarı daha yavaş hareket eder ve dışarıdaki yıldızlararası ortamın basıncıyla karşılaştığı için yön değiştirir.
- Heliopoz: Heliopause keskin, son plazma Güneş ve galaksinin geri kalanı arasındaki sınır. Burada güneş ve yıldızlararası rüzgarların manyetik alanları birbirine doğru itilir ve iç ve dış basınçlar dengededir.
- Dış Heliosheath: Hala heliosferin varlığından etkilenen heliopause’un hemen ötesindeki bölgeye dış heliosheath denir.
Heliosferin dış erişimlerini nasıl inceliyoruz?
Birçok NASA görevi, Güneş’i ve heliosferin en iç kısımlarını inceler. Ancak sadece iki insan yapımı nesne güneş sisteminin sınırlarını geçip yıldızlararası uzaya girdi.
1977’de NASA, Voyager 1 ve Voyager 2’yi fırlattı. Her uzay aracı, manyetik alanları ve içinden doğrudan geçtiği parçacıkları ölçmek için araçlarla donatılmıştır. Büyük bir turla dış gezegenleri geçtikten sonra, sırasıyla 2012 ve 2018’de heliopause’dan çıktılar ve şu anda dış güneş kabuğundalar. Kozmik ışınların heliopause dışında heliosferin derinliklerine göre yaklaşık üç kat daha yoğun olduğunu keşfettiler.
Ancak, Voyagers’ın çizdiği resim eksik.
Christian, “Tüm heliosferi iki noktadan, Voyager 1 ve 2’den anlamaya çalışmak, iki hava istasyonu kullanarak tüm Pasifik Okyanusu’ndaki hava durumunu belirlemeye çalışmak gibidir” dedi.
Voyagerlar, heliosferi incelemek için Yıldızlararası Sınır Gezgini (IBEX) ile birlikte çalışıyor. IBEX, NASA tarafından 2008’de fırlatılan 176 kiloluk, bavul boyutunda bir uydudur. O zamandan beri, IBEX, heliosferin dış sınırını gözlemleyen teleskoplarla donatılmış, Dünya’nın yörüngesinde dolaşıyor. IBEX, yolunu kesen enerjik nötr atomlar veya ENA’lar olarak adlandırılan bir parçacık sınıfını yakalar ve analiz eder. ENA’lar, yıldızlararası ortamın ve güneş rüzgarının buluştuğu yerde oluşur. Bazı ENA’lar güneş sisteminin merkezine ve IBEX’e doğru geri akar.
IBEX’in baş araştırmacısı McComas, “Bu ENA’lardan her birini topladığınızda, hangi yönden geldiğini bilirsiniz” dedi. “Bu bireysel atomların çoğunu toplayarak, bunu heliosferimizin içini dışı görüntüsünü oluşturabilirsiniz.”
2025’te NASA, Yıldızlararası Haritalama ve İvme Sondası’nı (IMAP) başlatacak. IMAP’in ENA kameraları, IBEX’lerden daha yüksek çözünürlüklü ve daha hassastır.
Gizemler bol
2009 yılında, IBEX o kadar şok edici bir bulgu verdi ki, araştırmacılar başlangıçta cihazın arızalı olup olmadığını merak ettiler. Bu keşif, gökyüzünde ENA emisyonlarının gökyüzünün geri kalanından iki veya üç kat daha parlak olduğu bir bant olan IBEX Şeridi olarak bilinir hale geldi.
McComas, “Şerit tamamen beklenmedikti ve biz görevi yerine getirmeden önce herhangi bir teori tarafından beklenmiyordu” dedi. Buna neyin sebep olduğu hala tam olarak belli değil, ancak heliosferin keşfedilmeyi bekleyen gizemlerinin açık bir örneği.
“Güneşimiz, evrendeki milyarlarca yıldız gibi bir yıldızdır. Bu yıldızlardan bazılarının, heliosfer gibi astrosferleri de var, ancak bu aslında içinde olduğumuz ve yakından inceleyebileceğimiz tek astrosfer.” “Evrenin geri kalanı hakkında çok daha fazla şey öğrenmek için mahallemizden başlamalıyız.”
.