NJIT Fizikçileri Güçlü Güneş Patlamalarındaki Gama Işınımı Üretim Mekanizmasını Kesinleştirdi

New Jersey Teknoloji Enstitüsü (NJIT) Güneş ve Dünya Araştırmaları Merkezi'nden (NJIT-CSTR) güneş fiziği uzmanları, Güneş'in en şiddetli olaylarının anlaşılmasında önemli bir dönüm noktasına ulaştı. Araştırmacılar, güçlü güneş patlamaları sırasında ortaya çıkan yoğun gama ışınımının kaynağını kesin olarak belirledi. Nature Astronomy dergisinde yayımlanan bu buluş, söz konusu olaylar sırasında gözlemlenen anormal radyasyon sinyalleriyle ilgili uzun süredir devam eden bilimsel bir sorunu çözüme kavuşturdu.

Çalışmanın merkezinde, 10 Eylül 2017'de gerçekleşen X8.2 sınıfı bir patlama yer aldı. Elde edilen verilerin analizi, Güneş koronasında, Üçüncü İlgi Alanı (ROI 3) olarak adlandırılan bölgede, enerjisi milyonlarca elektron volta (MeV) ulaşan trilyonlarca parçacıktan oluşan bir kümelenmeyi tespit etmeyi sağladı. Işık hızına yakın hızlarda hareket eden bu parçacıklar, tipik güneş patlamalarında açığa çıkan enerjinin yüzlerce ve binlerce katı enerjiye sahipti. Araştırmacıların belirlediği gama ışınımı üretimi için kilit mekanizma ise, bu yüksek enerjili elektronların Güneş atmosferindeki maddelerle çarpışması sonucu oluşan frenleme radyasyonu (bremsstrahlung) oldu.

Bu detaylı sonuçlara ulaşılmasında, Fizik Profesörü ve baş yazar Gregory Fleishman ile EOVSA Direktörü ve eş yazar B. Chen gibi önde gelen uzmanlar katkıda bulundu. Elde edilen çarpıcı veriler, NASA'nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu ile NJIT'nin yer tabanlı radyo interferometresi olan Genişletilmiş Owens Valley Dizisi'nin (EOVSA) verilerinin sinerjisiyle mümkün oldu. Fermi, gama ışınımının zamansal değişimini kaydederken, EOVSA hızlanan elektronlara duyarlı mikrodalga görüntülerini sağladı.

Bu keşif, Güneş'in biriktirdiği manyetik enerjinin serbest bırakılması yoluyla yüklü parçacıkları aşırı enerjilere kadar hızlandırma yeteneğine sahip olduğu yönündeki teorileri güçlü bir şekilde destekliyor. Gregory Fleishman'ın belirttiği gibi, bu bilimsel başarı, mevcut güneş aktivitesi modellerini önemli ölçüde iyileştirmeyi ve dolayısıyla uzay hava durumu tahminlerinin doğruluğunu artırmayı hedefliyor. Bu iyileştirmenin aciliyeti, örneğin Mayıs 2024'teki güçlü jeomanyetik fırtınanın, NOAA 13664 aktif bölgesiyle bağlantılı olması gibi yakın tarihli olaylarla bir kez daha kanıtlanmıştır.

Araştırmacıların bir sonraki kritik adımı, bu aşırı parçacık popülasyonları içerisindeki elektronlar ile pozitronları ayırt edebilmektir. Bu ayrımı yapabilmek için EOVSA'nın 2026 yılında tamamlanması beklenen EOVSA-15 konfigürasyonuna yükseltilmesi planlanmaktadır. Bu yeni yetenek, mikrodalga emisyonunun polarizasyon ölçümlerini gerçekleştirmeye olanak tanıyacak ve böylece bu yüksek enerjili parçacıkların doğası hakkında kesin bir yanıt verecektir. Güneş'in 28 günlük dönüşünün getirdiği sürekli gözlem kısıtlaması, 2024 yılında ESA'nın Güneş yörünge aracı Solar Orbiter'ın NOAA 13664'ü gözlemlemesiyle elde edilen verilerle kısmen telafi edilmiştir.