Japon ve Belçikalı astronomlardan oluşan bir ekip, 17. yüzyıl astronomu Johannes Kepler tarafından yapılan güneş lekesi çizimlerini modern analitik tekniklerle yeniden inceledi. The Astrophysical Journal Letters'da yayınlanan yeni bir makaleye göre, bu sayede o dönemdeki güneş döngüleri hakkında uzun süredir devam eden bir gizemi çözdüler.
Güneş lekelerini tam olarak ilk kimin gözlemlediği 17. yüzyılın başlarında hararetli bir tartışma konusuydu. Artık MÖ 364-28 yılları arasında eski Çinli astronomların bu özellikleri gözlemlediklerini ve resmi kayıtlarına dahil ettiklerini biliyoruz. Benedictine rahiplerinden biri 807 yılında Merkür'ün Güneş'in önünden geçişini gözlemlediğini sanırken, aslında bir güneş lekesine tanık olmuştu; benzer yanlış yorumlar 12. yüzyılda da yaygındı. (Bir İngiliz keşiş Aralık 1128'de güneş lekelerinin bilinen ilk çizimlerini yapmıştır).
İngiliz astronom Thomas Harriot 1610'un sonlarında güneş lekelerinin ilk teleskop gözlemlerini yapmış ve bunları defterlerine kaydetmiştir; Galileo Galilei de aynı tarihlerde bunu yapmıştır, ancak Galileo 1613'e kadar güneş lekeleri üzerine (çizimler eşliğinde) bilimsel bir makale yayınlamamıştır. Galileo ayrıca lekelerin bazılarının inandığı gibi güneş uyduları olmadığını, daha çok atmosferdeki bulutlara ya da Güneş'in yüzeyine benzediğini ileri sürdü. Ancak bunu ilk öne süren o değildi; bu itibar, 1611'de güneş lekeleri üzerine bilimsel incelemesini yayınlayan Hollandalı astronom Johannes Fabricus'a aittir.
Kepler bu incelemeyi okumuş ve hayran kalmıştır. 1607'de bir camera obscura kullanarak yaptığı Güneş lekesi gözlemlerini (1609 tarihli bir incelemede yayınlamıştır) başlangıçta Merkür'ün geçişi olarak düşünmüştür. Bu raporunu 1618'de geri çekmiş ve aslında bir grup güneş lekesi gördüğü sonucuna varmıştır. Kepler güneş çizimlerini hem kendi evinde hem de Prag'da saray tamircisi Justus Burgi'nin atölyesinde yaptığı gözlemlere dayanarak yapmıştır. İlkinde "küçük bir sinek büyüklüğünde küçük bir leke"; ikincisinde ise "merkeze doğru derin karanlıkta küçük bir leke… ince bir pire büyüklüğünde ve görünümünde" olduğunu rapor etmiştir.
Bu son makalenin konusu olan ve uzun süredir devam eden tartışma, gökbilimcilerin tüm çabalarına rağmen güneş lekelerine ilişkin çok az gözlemin kaydedildiği yaklaşık 1645-1715 yılları arasındaki dönemle ilgilidir. Bu, astronomi tarihinde benzersiz bir olaydı. Bu süre zarfında sadece 59 güneş lekesi gözlemlenmesine rağmen -günümüzde benzer bir zaman aralığında 40.000 ila 50.000 güneş lekesine kıyasla- astronomlar yine de güneş lekelerinin 11 yıllık döngülerde meydana geldiğini tespit edebilmişlerdir.
Alman astronom Gustav Spörer 1887 ve 1889 tarihli makalelerinde bu keskin düşüşe dikkat çekmiş, İngiliz meslektaşları Edward ve Annie Maunder ise bu çalışmayı genişleterek güneş lekelerinin enlemlerinin zaman içinde nasıl değiştiğini incelemişlerdir. Bu dönem "Maunder Minimum" olarak bilinir hale geldi. Spörer ayrıca, bir döngünün başlangıcında lekelerin Güneş'in kuzey yarımküresinde daha yüksek enlemlerde ortaya çıktığını, döngü ilerledikçe güney yarımkürede daha yüksek enlemlerde yeni bir güneş lekesi döngüsü başlayana kadar art arda daha düşük enlemlere hareket ettiğini savunan "Spörer yasası "nı da ortaya attı.
Ancak güneş döngüsünün Maunder Minimum'a tam olarak nasıl geçtiği açık olmaktan uzaktır. Ağaç halkalarına dayalı yeniden yapılandırmalar çelişkili veriler üretmiştir. Örneğin, böyle bir yeniden yapılandırma, kademeli geçişten önce ya yaklaşık beş yıllık son derece kısa bir güneş döngüsü ya da yaklaşık 16 yıllık son derece uzun bir güneş döngüsü olduğu sonucuna varmıştır. Bir başka ağaç halkası rekonstrüksiyonu ise güneş döngüsünün 11 yıllık normal bir süreye sahip olduğu sonucuna varmıştır.
Bağımsız gözlemsel kayıtlar bu çelişkiyi çözmeye yardımcı olabilir. Bu nedenle Japonya'daki Nagoya Üniversitesi'nden Hisashi Hayakawa ve ortak yazarlar, mevcut teleskopik gözlemlerden birkaç yıl öncesine dayanan ek bilgiler için Kepler'in güneş lekeleri çizimlerine başvurdular.
Kepler'in Nicelleştirilmesi
Hayakawa, "Bu kayıt teleskopik bir gözlem olmadığından, sadece bilim tarihi bağlamında tartışılmış ve 17. yüzyıldaki güneş döngüleri için nicel analizler için kullanılmamıştır" dedi. "Ancak bu, enstrümantal bir gözlem ve bir projeksiyonla yapılmış en eski güneş lekesi çizimidir. Bu güneş lekesi çiziminin bize güneş lekesinin yerini söyleyebileceğini ve gözlem noktasını ve zamanını daraltmayı ve heliografik koordinatların eğimini, yani Güneş'in yüzeyindeki özelliklerin konumlarını yeniden yapılandırmayı başardığımız sürece 1607'deki güneş döngüsü aşamasını gösterebileceğini fark ettik."
Kepler her iki güneş lekesi grubunu da çizimlerinin sol alt çeyreğine yerleştirmiştir. Hayakawa ve arkadaşları, Kepler'in camera obscura ile yaptığı iğne deliği gözlemleri göz önüne alındığında baş aşağı gösterilen çizimleri "projeksiyondan geçirmiş" ve Kepler'in kayıtlarını çağdaş verilerle karşılaştırarak açıyı telafi etmişlerdir. Güneş lekelerinin daha düşük bir enlemde yer aldığını buldular. Bu da Kepler'in kitabında yer alan ünlü şematik çiziminin hem camera obscura görüntüleri hem de astronomun orijinal metniyle çeliştiği anlamına geliyor. Yazarlar, çizimi yapan ressamın kafasının karışmış olabileceğini öne sürüyorlar.
Ekip, güneş lekesi grubunun yeni bir güneş döngüsünün (güneş döngüsü-14) başlangıcında değil, bir önceki güneş döngüsünün (güneş döngüsü-13) sonunda meydana geldiğini belirlemek için Spörer yasasına dayanmıştır. Yeni döngü sırasında yapılan daha sonraki teleskop gözlemleri, Spörer yasasına uygun olarak güneş lekelerini daha yüksek enlemlere yerleştirdi. Ayrıca iki döngü arasındaki geçiş zamanını 1607 ve 1610 yılları arasına kadar daraltabildiler ve bu da önceki güneş döngüsünün aşırı kısa ya da aşırı uzun olmasından ziyade düzenli bir süreye sahip olduğunu destekledi.
Belçika Kraliyet Gözlemevi'nden yardımcı yazar Sabrina Bechet, "Tarihi şahsiyetlerin miras kayıtlarının yüzyıllar sonra bile modern bilim insanlarına önemli bilimsel çıkarımlar sağladığını görmek büyüleyici" dedi. "Kayıtlarının çok daha sonra, ölümlerinden çok sonra bilim camiasına fayda sağlayacağını hayal edebileceklerinden şüpheliyim. Bilim tarihinin kendisi bir yana, bu tarihi şahsiyetlerden öğrenecek çok şeyimiz var. Kepler söz konusu olduğunda, bilimsel bir devin omuzlarında duruyoruz."