Ani nöbetler sırasında, Güneş bazen uzaya muazzam miktarda enerji fırlatır. Güneş patlamaları adı verilen bu patlamalar sadece birkaç dakika sürer ve Dünya’da feci elektrik kesintilerini ve göz kamaştırıcı auroraları tetikleyebilir. Ancak bu parlamaların nasıl çalıştığına dair önde gelen matematiksel teorilerimiz, gözlemlediğimiz şeyin gücünü ve hızını tahmin etmekte başarısız oluyor.
Bu patlamaların kalbinde, manyetik enerjiyi güçlü ışık ve parçacık patlamalarına dönüştüren bir mekanizma vardır. Bu dönüşüm, çarpışan manyetik alanların kırıldığı ve anında yeniden hizalandığı, malzemeyi kozmosa fırlattığı, manyetik yeniden bağlanma adı verilen bir süreçle katalize edilir. Yeniden bağlanma, güneş patlamalarına güç sağlamanın yanı sıra, patlayan yıldızlar tarafından fırlatılan hızlı, yüksek enerjili parçacıklara, ziyafet çeken kara deliklerden fışkıran jetlere ve güneş tarafından esen sürekli rüzgara güç sağlayabilir.
Fenomenin her yerde bulunmasına rağmen, bilim adamları onun nasıl bu kadar verimli çalıştığını anlamakta zorlandılar. Yakın tarihli bir teori, konu manyetik yeniden bağlanmanın gizemlerini çözmeye geldiğinde, küçük fiziğin büyük bir rol oynadığını öne sürüyor. Özellikle, bazı yeniden bağlanma olaylarının neden bu kadar hızlı olduğunu ve en güçlülerinin neden karakteristik bir hızda gerçekleştiğini açıklıyor. Yeniden bağlanmanın mikrofiziksel ayrıntılarını anlamak, araştırmacıların bu enerjik patlamaların daha iyi modellerini oluşturmasına ve kozmik öfke nöbetlerini anlamlandırmasına yardımcı olabilir.
Çalışmaya dahil olmayan Princeton Üniversitesi’nden bir plazma fizikçisi olan Hantao Ji, “Şimdiye kadar, görebildiğim en iyi teori bu” dedi. “Bu büyük bir başarı.”
Sıvılarla Oynamak
Evrendeki neredeyse tüm bilinen maddeler, cehennemi sıcaklıkların atomları yüklü parçacıklara ayırdığı ateşli bir gaz çorbası olan plazma biçiminde bulunur. Bu parçacıklar etrafta hızla döndükçe, parçacıkların hareketlerini yönlendiren manyetik alanlar oluştururlar. Bu kaotik etkileşim, tıpkı lastik bantlar gibi, esnedikçe ve büküldükçe daha fazla enerji depolayan karışık bir manyetik alan çizgileri örüyor.
1950’lerde bilim adamları, manyetik yeniden bağlanma olarak adlandırılan bir süreç olan plazmaların birikmiş enerjilerini nasıl dışarı attığına dair bir açıklama önerdiler. Zıt yönlere işaret eden manyetik alan çizgileri çarpıştığında, çift taraflı bir sapan gibi parçacıkları fırlatarak kopabilir ve çapraz bağlanabilirler.
Ancak bu fikir, eksiksiz bir matematiksel modelden çok soyut bir tabloya daha yakındı. Bilim adamları, sürecin nasıl işlediğinin ayrıntılarını anlamak istediler – kopmayı etkileyen olaylar, neden bu kadar çok enerjinin serbest bırakılmasının nedeni. Ancak sıcak gaz, yüklü parçacıklar ve manyetik alanların dağınık etkileşimini matematiksel olarak ehlileştirmek zordur.
Astrofizikçiler Peter Sweet ve Eugene Parker tarafından 1957’de açıklanan ilk nicel teori, plazmaları manyetize sıvılar olarak ele alır. Zıt yüklü parçacıkların çarpışmalarının manyetik alan çizgilerini çizdiğini ve kontrolden çıkmış bir yeniden bağlanma olayları zincirini başlattığını öne sürüyor. Teorileri de bu sürecin belirli bir oranda gerçekleştiğini öngörüyor. Nispeten zayıf, laboratuarda dövülmüş plazmalarda gözlemlenen yeniden bağlanma oranları, tıpkı güneş atmosferinin alt katmanlarındaki daha küçük jetlerin oranları gibi, tahminleriyle örtüşüyor.
Ancak güneş patlamaları, enerjiyi Sweet ve Parker’ın teorisinin açıklayabileceğinden çok daha hızlı serbest bırakır. Hesaplamalarına göre, bu işaret fişekleri dakikalar yerine aylar içinde ortaya çıkmalı.
Daha yakın zamanlarda, NASA’nın manyetosferik uydularından yapılan gözlemler, Dünya’nın kendi manyetik alanında, eve daha da yakın olan bu daha hızlı yeniden bağlanmayı belirledi. Bu gözlemler, onlarca yıllık bilgisayar simülasyonlarından elde edilen kanıtlarla birlikte, bu “hızlı” yeniden bağlanma oranını doğruluyor: Daha enerjik plazmalarda, yeniden bağlanma, manyetik alanların yayılma hızının kabaca yüzde 10’u kadar bir hızda gerçekleşiyor – Sweet ve Parker’ın teorisinin öngördüğünden çok daha hızlı. .
