Yanlış davranan bir şeyden daha eğlenceli olan nedir? Güneş dinamiği söz konusu olduğunda, çok şey biliyoruz, ancak henüz anlamadığımız birçok şey var. Örneğin, parçacık dolu bir güneş patlaması Güneş'ten kirpiklediğinde, manyetik alan çizgileri birbirinden ayrılan ve daha sonra hızla yeniden bağlanan gibi oldukça beklenmedik şeyler yapabilir. Akı-dondurma teoremine göre, bu manyetik çizgiler parçacıklar ile basitçe “kilit adımda akmalıdır”. Bozulmadan kalmalılar, ama kalmazlar. Bu sadece kırdıkları basit bir kural değil ... bir fizik yasası.
Ne açıklayabilir? 23 Mayıs tarihli “Nature” dergisinde yayınlanan bir makalede, Johns Hopkins matematik fizikçisinin önderliğindeki disiplinlerarası bir araştırma ekibi makul bir açıklama bulabilirdi. Gruba göre, altta yatan faktör türbülanstır - “atmosferde meydana geldiğinde bir yolcu jetini sıkıştırabilen aynı tür şiddetli bozukluk” - ya da kardeşinizin kuru fasulye yedikten sonra geride bıraktığı türdeki şiddet. Araştırmacılar, iyi organize edilmiş ve mantıksal olarak oluşturulmuş bir bilgisayar modelleme tekniğini kullanarak, manyetik alan çizgileri bir güneş patlamasında türbülansla buluştuğunda ne olacağını simüle edebildiler. Bu bilgilerle donanmış olduklarında, durumlarını ifade edebildiler.
“Akı-dondurma teoremi çoğu zaman işleri güzelce açıklar,” diyor “Doğa” çalışmasının baş yazarı Uygulamalı Matematik ve İstatistik bölümü profesörü Gregory Eyink. “Ancak diğer durumlarda, perişan bir şekilde başarısız oluyor. Bu başarısızlığın neden olduğunu anlamak istedik. ”
Akı-dondurma teoremi nedir? Belki de Hannes Alfvén'i duymuşsunuzdur. İsveçli bir elektrik mühendisi, plazma fizikçisi ve manyetohidrodinamik (MHD) üzerine yaptığı çalışmalarla 1970 Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı. Alfvén dalgaları olarak bildiğimiz şeyi açıklamaktan sorumlu olan o - iyonların ve plazmada manyetik alanın düşük frekanslı bir hareket salınımı. Yaklaşık 70 yıl önce, manyetik kuvvet çizgilerinin bir dere boyunca akan iplik parçacıklarına benzer bir lokomotif sıvı boyunca yelken açtığı düşüncesiyle ortaya çıktı. Onların kırılması ve sonra tekrar katılmaları imkansız olmalıdır. Bununla birlikte, güneş fizikçileri, özellikle şiddetli bir güneş patlaması içinde faaliyet söz konusu olduğunda bunun böyle olmadığını keşfettiler. Gözlemlerinde, bu işaret fişekleri içindeki manyetik alan çizgilerinin kırılma noktasına kadar uzayabileceğini ve daha sonra şaşırtıcı bir şekilde kısa sürede yeniden bağlanabileceğini belirlediler - 15 dakika gibi kısa bir sürede. Bu olduğunda, parlamayı güçlendiren bol miktarda enerji tüketir.
“Ancak modern plazma fiziğinin akı donma prensibi, güneş koronadaki bu sürecin bir milyon yıl sürmesi gerektiği anlamına geliyor!” Eyink animasyonlu olarak belirtiyor. “Astrofizikte büyük bir sorun, hiç kimsenin neden bazı durumlarda akı-dondurmanın neden işe yaradığını açıklayamamasıdır.”
Tabii ki, her zaman türbülansın gizemli davranışın kök kaynağı olabileceği yönünde spekülasyonlar olmuştur. Soruşturma zamanı mı? Emin ol. Eyink daha sonra Johns Hopkins ve diğer kurumlarda bulunan astrofizik, makine mühendisliği, veri yönetimi ve bilgisayar bilimi alanındaki diğer uzmanlarla güçlere ve zihinlere katıldı. Eyink, “Zorunlu olarak, bu son derece işbirlikçi bir çabaydı,” dedi. “Herkes uzmanlıklarına katkıda bulunuyordu. Hiç kimse bunu başaramazdı. ”
Bir sonraki adım, bir bilgisayar simülasyonu - güneş patlaması aktivitesinin plazma durumunu ve yüklü parçacıkların farklı koşullar altında maruz kaldığı tüm nüansları çoğaltabilecek bir simülasyon yaratmaktı. Eyink, “Cevabımız çok şaşırtıcıydı,” dedi. “Plazma çalkantılı hale geldiğinde manyetik akı-dondurma artık geçerli değil. Çoğu fizikçi, plazma daha yüksek iletkenlik ve daha çalkantılı hale geldiğinden akı-dondurmanın daha büyük bir rol oynamasını bekledi, ancak aslında tamamen bozuldu. Daha da büyük bir sürprizle, manyetik alan çizgilerinin hareketinin tamamen rastgele hale geldiğini bulduk. 'Kaotik' demek istemiyorum, kuantum mekaniği kadar tahmin edilemez. Manyetik alan çizgileri düzenli, kararlı bir şekilde akmak yerine, dumanın sallanan bir tüyü gibi yayıldı. ”
Tabii ki, diğer güneş uzmanları, güneş patlamaları içinde bu kural kırıcı faaliyet için alternatif cevaplar olabileceğini düşünüyorlar, ancak Eyink'in dediği gibi, “Sanırım türbülansın saha hattının kırılmasını açıklayabileceği oldukça cazip bir dava yaptık.”
En heyecan verici olan, çok çeşitli disiplinlerden ekip üyelerinin işbirliği çabasıdır. Eyink'in güneş patlaması bilmecesi hakkındaki bu yeni teoriyi ortaya koymasına yardım eden bir grup çabasıydı. “Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması'nda kullanılanlar gibi çığır açan yeni veritabanı yöntemlerini, yüksek performanslı hesaplama teknikleri ve orijinal matematiksel gelişmelerle birleştirdik” dedi. “Çalışma, çok büyük veri kümeleriyle araştırma yapmak için temelde yeni bir yaklaşım geliştirmek için fizik, matematik ve bilgisayar biliminin mükemmel bir evliliğini gerektiriyordu.”
Sonuç olarak Eyink, bu tür araştırma çalışmalarının bize güneş patlamaları ve koronal kitle enjeksiyonlarını daha iyi anlayabileceğini kaydetti. Bildiğimiz gibi, bu tür tehlikeli “uzay havası” astronotlara zararlı olabilir, iletişim uydularını bozabilir ve hatta Dünya'daki elektrik şebekelerinin kapatılmasından sorumlu olabilir. Bunun ne anlama geldiğini biliyorsunuz… uydu TV ve onu izleyecek güç yok. Ama bu Tamam.
“Geç dışarıda kalmam. Gitmek umurumda değil. Yaklaşık sekiz evdeyim ... Sadece ben ve telsizim. Yanlış davranma. Sana olan aşkımı kurtarıyorum. ”
Orijinal Hikaye Kaynak: Johns Hopkins Üniversitesi Haber Bülteni.
