Astronomi menemukan getaran “dalam” matahari

Mereka melakukan perjalanan dengan kecepatan lima kilometer per jam: para peneliti telah melaporkan gerakan pusaran besar di permukaan Matahari yang dapat ditelusuri kembali ke osilasi bintang yang sangat panjang. Menggunakan simulasi komputer, mereka dapat menunjukkan bahwa bentuk gelombang yang baru ditemukan jelas disebabkan oleh apa yang disebut rotasi diferensial Matahari. Para ilmuwan mengatakan hasilnya sekarang dapat digunakan untuk menyelidiki lebih lanjut struktur internal dan dinamika bintang induk kita.

Aliran bara: Permukaan dan interior matahari terus bergerak. Dinamika ini dapat menyebabkan getaran yang khas: telah diketahui sejak tahun 1960-an bahwa matahari mengeluarkan “suara keras”. Aliran plasma di dekat permukaan Matahari membangkitkan jutaan pola gelombang suara yang disebut dengan periode sesingkat sekitar lima menit. Modus istilah menggambarkan sifat temporal gelombang.

Osilasi cepat Matahari ini telah direkam oleh teleskop berbasis darat dan observatorium ruang angkasa sejak pertengahan 1990-an, karena mereka dapat memberikan informasi penting: mereka memungkinkan penarikan kesimpulan tentang fitur internal Matahari—mirip dengan cara seismolog mencari interior. bumi berdasarkan pengaruh gempa bumi. Dengan menggunakan apa yang dikenal sebagai seismologi matahari, para peneliti telah mampu mendokumentasikan rotasi tergantung pada kedalaman dan garis lintang heliografis: materi Matahari bergerak dengan kecepatan yang berbeda pada garis lintang yang berbeda – ini dikenal sebagai rotasi diferensial.

Di jalur osilasi jangka panjang

Lebih dari 40 tahun yang lalu, secara teoritis ditunjukkan bahwa bintang-bintang seharusnya memiliki periode osilasi yang lebih lama dan juga yang pendek. Namun, belum mungkin untuk menunjukkan dengan jelas efek ini karena mereka relatif sulit dipahami. Seperti yang dijelaskan oleh tim internasional yang dipimpin oleh Laurent Gizon dari Institut Max Planck untuk Penelitian Tata Surya di Göttingen (MPS), perlu untuk mengamati pergerakan horizontal permukaan Matahari selama bertahun-tahun untuk menetapkan getaran jangka panjang. Tepatnya data ini sekarang tersedia: para peneliti dapat mengevaluasi informasi dari wahana antariksa Heliodynamics Observatory (SDO) NASA, yang mencakup pengamatan matahari selama periode sepuluh tahun.

Para ilmuwan kini telah mampu mendeteksi beberapa lusin getaran yang sesuai dengan pelepasan jarak jauh yang diharapkan. Beberapa memiliki kecepatan aliran maksimum di kutub, beberapa di pertengahan garis lintang dan beberapa di dekat ekuator matahari. “Osilasi jangka panjang bermanifestasi sebagai gerakan pusaran yang sangat lambat di permukaan Matahari dengan kecepatan sekitar lima kilometer per jam. Ini secepat manusia,” kata rekan penulis Zhi-Chao Liang dari MPS.

Untuk lebih akurat mengkarakterisasi getaran yang baru ditemukan, para ilmuwan membandingkan data pengamatan mereka dengan hasil model komputer tentang dinamika Matahari. Simulasi termasuk data tentang struktur internal Matahari, sifat arus konveksi di lapisan atas, dan informasi tentang rotasi diferensial yang diperoleh dari penelitian helioscience. “Model memungkinkan kami untuk melihat ke dalam Matahari dan mengungkapkan struktur 3D penuh dari getaran,” kata rekan penulis Yuto Bekki dari MPS.

Potensi untuk penelitian energi surya

Menjadi jelas bahwa kecepatan permukaan dalam model sesuai dengan getaran yang diamati. Simulasi juga menunjukkan bahwa formasi gelombang memanjang sedalam 200.000 kilometer di bawah permukaan Matahari. Di atas segalanya, menjadi jelas: “Semua osilasi baru yang kita amati di Matahari sangat dipengaruhi oleh rotasi diferensial,” kata rekan penulis Damien Fournier dari MPS. Ketergantungan rotasi Matahari pada garis lintang menentukan di mana kecepatan mode terbesar. Getaran juga bergantung secara sensitif pada sifat-sifat interior matahari. Secara khusus, kekuatan gerakan turbulen dan viskositas yang terkait dengan media surya serta kekuatan penggerak konveksi, ”tambah rekannya Robert Cameron dari MPS.

Ini menunjukkan: Penelitian tentang getaran jangka panjang juga dapat memberikan wawasan baru tentang interior Matahari. “Sama seperti kita menggunakan getaran akustik dengan seismologi matahari untuk mempelajari lebih lanjut tentang proses di dalam Matahari, kita dapat menggunakan getaran jarak jauh untuk mempelajari lebih lanjut tentang proses turbulen,” kata Cameron. Penulis pertama Gizon menambahkan: “Penemuan jenis baru osilasi matahari sangat menarik. Ini memungkinkan kita untuk menyimpulkan sifat-sifat seperti kekuatan mesin konveksi yang pada akhirnya mengendalikan dinamo surya.”

Sumber: Max Planck Society, NASA, Artikel khusus: Astronomi dan Astrofisika, doi: 10.1051/0004-6361/202141462

21 Juli 2021

© Wissenschaft.de – Martin Vieweg