Gelombang misterius meluncur dari matahari bergerak dengan kecepatan yang ‘menentang penjelasan’

Gelombang frekuensi tinggi yang berputar-putar di Matahari telah membingungkan para ilmuwan karena semburan energi yang tak terduga bergerak dengan kecepatan yang menentang penjelasan.

Sebuah tim dari Pusat Sains Antariksa Abu Dhabi Universitas New York menganalisis 25 tahun pengamatan gelombang energi berbasis ruang dan darat dari bintang induk kita.

Mereka menemukan sekelompok gelombang baru yang bergerak ke arah yang berlawanan dengan rotasi Matahari, secara misterius bergerak lebih cepat daripada yang mungkin secara teoritis.

Gelombang ini muncul sebagai pola pusaran dalam gerakan berputar-putar di permukaan Matahari, bergerak dengan kecepatan tiga kali lipat dari jenis gelombang lain di bintang.

Dikenal sebagai gelombang retrograde frekuensi tinggi (HFR), mereka menawarkan wawasan yang belum pernah terjadi sebelumnya tentang cara kerja bintang dan suatu hari nanti dapat mengarah ke jenis fisika baru ketika studi lanjutan mencoba menjelaskan bagaimana mereka bisa begitu cepat.

Sebuah tim dari Pusat Ilmu Luar Angkasa Abu Dhabi Universitas New York menganalisis 25 tahun pengamatan berbasis ruang dan darat dari bintang induk kita

Interior Matahari, seperti bintang lain dari jenisnya, tidak dapat dicitrakan oleh astronomi konvensional, baik itu optik, sinar-X, atau teknik inframerah.

Itu berarti para ilmuwan harus mengandalkan interpretasi tanda permukaan dari berbagai gelombang cahaya untuk memahami apa yang terjadi jauh di dalam.

Gelombang retrograde frekuensi tinggi baru ini, dinamai karena arahnya yang berlawanan, mungkin merupakan bagian penting dari teka-teki untuk pemahaman kita tentang bintang.

Interaksi kompleks antara gelombang lain yang diketahui dan magnetisme, gravitasi, atau konveksi dapat mendorong gelombang HFR pada kecepatan yang tidak terduga, tim memprediksi.

Mereka menemukan sekelompok gelombang baru yang bergerak ke arah yang berlawanan dengan rotasi Matahari, secara misterius bergerak lebih cepat daripada yang secara teoritis mungkin.

“Jika gelombang HFR dapat dikaitkan dengan salah satu dari tiga proses ini, temuan itu akan menjawab beberapa pertanyaan yang belum terjawab yang kita miliki tentang Matahari,” kata Chris Hanson, rekan peneliti dan penulis studi NYU.

“Namun, gelombang baru ini tampaknya bukan hasil dari proses ini, dan ini menarik karena mengarah ke serangkaian pertanyaan baru.”

Dengan mempelajari dinamika internal Matahari – melalui penggunaan gelombang – para ilmuwan dapat menilai dampak potensialnya dengan lebih baik di Bumi dan planet lain.

“Keberadaan mode HFR dan asal-usulnya saja merupakan misteri nyata dan dapat merujuk pada beberapa fisika yang menarik,” kata Shravan Hanasoge, salah satu penulis publikasi tersebut. “Ini memiliki potensi untuk memberikan wawasan tentang interior Matahari yang tidak dapat diamati.”

Itu termasuk dalam bidang astronomi yang relatif ceruk yang dikenal sebagai helioseismology, yang bergantung pada studi gelombang akustik yang terlihat di matahari.

Ini mirip dengan mempelajari gelombang di Bumi, yang dapat memprediksi gempa bumi.

Bagi Matahari, mempelajari gelombang ini telah digunakan untuk mempelajari lebih lanjut tentang rotasi dan struktur internalnya – sesuatu yang tidak mungkin dilakukan dengan teknik pengamatan langsung.

Namun, gelombang suara tidak sensitif terhadap hal-hal seperti medan magnet, entropi, dan konveksi – yang sangat penting bagi teori dinamika matahari.

Untuk menjembatani kesenjangan, tim baru menggunakan analisis helioseismic dan korelasi-tracing dari pengamatan berbasis darat dan luar angkasa untuk mempelajari mode operasi lain di dalam bintang.

‘Kami mampu mendeteksi gelombang vortisitas antisimetris ekuator yang merambat secara retrograde pada tiga kali kecepatan fase gelombang Rossby-Haurwitz dari bilangan gelombang yang sama,’ para penulis menulis.

Ini mengacu pada jenis gelombang baru yang berputar berlawanan arah dengan rotasi matahari dan bergerak tiga kali lebih cepat daripada jenis gelombang lainnya.

Ini tidak dapat dijelaskan dengan mekanisme hidrodinamik standar, tim menjelaskan, menunjukkan bahwa fisika baru mungkin berperan di interior bintang yang langka dan intens seperti Matahari kita.

Mereka pertama-tama berhipotesis bahwa gelombang tereksitasi oleh gaya Coriolis dan kemudian dimodifikasi oleh medan magnet internal, gravitasi, dan kompresibilitas — seberapa terkompresinya gelombang tersebut pada waktu tertentu, berdasarkan kondisi di wilayah tersebut.

“Namun, melalui pengamatan dan argumen teoretis, kami mengesampingkan mekanisme kopling ini. Sifat gelombang ini yang masih belum pasti menjanjikan fisika baru dan wawasan baru tentang dinamika matahari.’

Tim mengatakan mencari tahu di mana HFR cocok dengan konteks yang lebih luas dari dinamika matahari telah terbukti sulit, karena mereka tidak mungkin menjadi salah satu fitur yang biasanya muncul dalam teori standar.

Matahari bukan satu-satunya tempat jenis gelombang ini terlihat, karena sebuah penelitian 30 tahun lalu menemukan gelombang frekuensi tinggi yang tidak dapat dijelaskan di lautan Bumi.

Fenomena ini masih membingungkan para ilmuwan atmosfer tiga dekade kemudian, meskipun upaya besar telah dilakukan untuk menjelaskannya.

Dikenal sebagai gelombang Rossby samudera, mereka ditemukan di atas garis lintang tropis dan menunjukkan kecepatan fase tinggi, hingga empat kali lebih tinggi dari yang diperkirakan secara teoritis.

“Sangat menarik untuk mencatat kemiripannya dengan Matahari, karena gerakan fluida yang terkait dengan mode HFR dapat dilihat di dekat ekuator,” kata tim tersebut.

“Jadi, menarik dari literatur atmosfer dapat membantu kita lebih memahami fisika yang mendorong gelombang HFR,” tetapi memahami fisika yang mendorongnya akan membutuhkan “studi teoritis dan numerik yang cermat, menyeluruh, dan terperinci,” kata mereka.

Hasilnya dipublikasikan di astronomi alam.