Inouye Güneş Teleskobu tarafından çekilen 416 nanometrelik yüksek çözünürlüklü Güneş görüntüsü. 

Bu, Güneş’in şimdiye kadar çekilmiş en yüksek çözünürlüklü görüntüsüdür. 14 Nisan 2025’te Hawaii’deki dünyanın en büyük güneş teleskobu olan Daniel K. Inouye Güneş Teleskobu tarafından elde edilmiştir (DKIST).

Görüntü, görünür ışıkta Güneş yüzeyinin küçük bir parçasına yakınlaşıyor. Görüntünün tamamı yatay olarak 5.800 km’yi ve dikey olarak 4.350 km’yi kapsıyor ve Güneş yüzeyinin yalnızca % 0,0004’ünü kapsamaktadır.

Her bir piksel 6 km’dir. Izgara benzeri desene yakından bakıldığında tüylü kenarlar arasındaki küçük girdaplar görülebilir.

Gökbilimciler Güneş’in yüzeyini 3 dakika boyunca inanılmaz ayrıntılarla izlediler ve ilk kez temel bir akışkan sürecinin kanıtını gördüler.

İşte dönen plazmaya sahip iki nokta. Buradaki ek, Kelvin-Helmholtz kararsızlıklarının (KHI, farklı hızlarda veya farklı yoğunluklarda hareket eden iki akışkan tabakası arasında hız farkı olduğunda oluşan hareket) sadece onlarca km çapındaki belirgin girdabıyla Güneş yüzeyinin küçük bir parçasına yakınlaşıyor.

Aynı görüntünün başka bir bölgesi daha da fazla KHI parmak izi gösteriyor, bu da bu kararsızlıkların Güneş’in yüzeyinde yaygın olabileceğini düşündürüyor.

Minik ya da büyük girdaplara KHI denir ve bu onların Güneş’te var olduklarının ilk gözlemsel teyididir. Girdaplar, Güneş’in plazmasının nasıl kabarcıklanıp patladığı konusunda çok önemli bir rol oynayabilecek fiziksel bir sürecin tezahürleridir.

Çalışma grubundan ve aynı zamanda, Ulusal Güneş Gözlemevi’nden (NSO) David Kuridze, “KHI, manyetofluidler (dışarıdan bir manyetik alan uygulandığında güçlü bir şekilde kutuplanan ve şekil değiştiren özel sıvılar), akışkanlar ve gazlardaki temel kararsızlık süreçlerinden biridir” dedi

NSO’dan Friedrich Wöger, “KHI’ları bulmak için yola çıkmadık. Deneyde, teleskopun kırınım sınırına ulaşmanın en etkili yolunu bulmayı hedefledik ve güzel olan şu ki, sadece bunu başarmakla kalmadık, aynı zamanda KHI’ları da bulduk” dedi.

Plazmalar Aktığında

KHI, iki sıvı akışının kenarlarının farklı hızlarda birbirinin yanından akmasından kaynaklanır ve “fluid” jeofizik açıdan oldukça geniş bir terimdir.

Kuridze göre, bilim insanları bu girdapları haliçler ve okyanuslar içinde olduğundaki gibi Dünyanın bulutları; gökyüzü, Mars, Jüpiter ve Satürn; arasındaki etkileşimler, güneş rüzgarı ve gezegensel manyetosferler olarak açıklar.

Gökbilimciler uzun zamandır KHI’nın Güneş yüzeyinde var olduğundan şüpheleniyordu. Güneş fotosferi akışkan benzeri bir plazmadır, bu nedenle Güneş’in manyetik alanının ek komplikasyonuyla da olsa, diğer herhangi bir akışkanla aynı kurallara uyması mantıklı olacaktır.

Dahası, KHI’nin varlığı Güneş’in daha gizemli olaylarından bazılarını açıklayabilir örgülü manyetik alan çizgileri, püskürmeler ve koronanın aşırı ısınması gibi.

Kuridze ve Wöger, “KHI, manyetik yapıları bükmek için çok etkili bir mekanizmadır ve manyetik enerji üretir. En büyük sorulardan biri, bu girdaplar ne kadar enerji yaratıp Güneş’in dış atmosferine taşıyabilir ve onu milyonlarca dereceye kadar ısıtmak için yeterli midir?” dediler.

Yakın zamana kadar Güneş’in yüzeyindeki bu dengesizlikleri tespit etmek imkansızdı. Güneş plazmasındaki küçük girdapları seçmek, güneş teleskoplarına yerleştirilmiş özel aletler gerektirir ve önceki nesil güneş teleskopları, onları görecek kadar güçlü değildi.

2019’da DKIST olduğunda, 4 m’lik aynası, gökbilimcilerin köpüren, kaynayan güneş yüzeyini birkaç dalga boyunda ve her zamankinden daha küçük ölçeklerde görmelerine izin vererek oyunu hemen değiştirdi.

İngiltere’deki Queen’s Üniversite’nden güneş astrofizikçisi Michail Mathioudakis, “DKIST’in çözümleme kapasitesi, 50 km’lik bir mesafeden en ufak metal paralık bir alan bulmaya eşdeğerdir” dedi.

Çalkantı ve Zahmet

Kuridze, Wöger ve ekibi, bir Güneş lekesinin yakınındaki küçük bir bölümünü 1-2 m yakınlaştırmak için DKIST’in çözümleme gücünü maksimuma çıkardı. Bu yavaş uğultu olarak gördükleri bir şeydi. Wöger, “bu verilere ve filme baktığımızda KHI’nın imzasını hemen fark ettik” dedi.

Gözlem ekibi, KHI’nın belirgin işaretlerini gördükten sonra modelleme çalışanlarından Güneş’in manyetik olarak etkilenen sıvı benzeri plazmasının veya manyeto hidrodinamiğinin (MHD) hareketlerini yüksek çözünürlükte simüle etmelerini istedi.

Wöger, DKIST gözlemleriyle karşılaştırmak için gereken ayrıntı düzeyine sahip simülasyonlar oluşturmanın olağanüstü hesaplama gücü gerektirdiğini ve motivasyon olarak bu gözlemler olmasaydı muhtemelen gerçekleşmeyeceğini söyledi.

Temel fizik ve akışkanlar dinamiği ilkelerine dayanan bu simülasyonlar, DKIST görüntüleri tarafından yakalanan girdapların muhtemelen KHI tarafından yaratıldığını doğruladı. Gözlemler KHI’nın Güneş yüzeyinde her yerde bulunabileceğini gösteriyordu.

Küçük Girdaplar, Büyük Enerji

Exeter Üniversitesi’nden fizikçi Claire Foullon, “Bu çok dikkate değer bir gözlem çünkü fotosferik kayma akışlarındaki KHI teorik olarak onlarca yıldır tahmin ediliyordu, ancak ilgili uzaysal ölçekler doğrudan çözülemeyecek kadar küçüktü.”

“Daha şaşırtıcı olan, DKIST’nin KHI’nın bu kadar yaygın olduğunu nasıl ortaya çıkardığıdır. Gözlemler, ara sıra ortaya çıkan bir olgu olmaktan ziyade, bunun mıknatıslanmış fotosferin küçük ölçekli dinamiklerinin temel bir parçası olabileceğini öne sürüyor” dedi.

KHI, Güneş fotosferinde dönüp dururken manyetik alanları bükebilir ve enerji depolayabilir. Tüm bu enerjinin bir yere gitmesi gerekir ve birçok Güneş bilimcisi bunun Güneş’in koronasını ısıtmaya katkıda bulunabileceğini düşünüyor.

KHI’nın koronal ısınmaya ne ölçüde katkıda bulunduğu ve daha küçük fiziksel ölçeklerde var olup olmadığı hala bilinmemektedir.

Wöger, “Simülasyon ve gözlem arasında her zaman güzel bir gerilim vardır. Gözlemlerde bir şey gördüğümüzde sayısal simülasyonları zorluyoruz. Bazen sayısal simülasyonlarda bir şey görürsünüz ve sonra onun Güneş’te gerçekten var olup olmadığını görmeye çalışırsınız” dedi.