Neptün’ün atmosferindeki bir sıcaklık ölçüsü olan Neptün’ün termal-kızılötesi parlaklığında gözlemlenen değişiklikler. Grafik, yer tabanlı teleskoplar tarafından çekilen tüm mevcut görüntüler için zamanla Neptün’ün stratosferinden termal-kızılötesi parlaklıktaki nispi değişimi göstermektedir. Daha parlak görüntüler daha sıcak olarak yorumlanır. ~12 µm dalga boylarında karşılık gelen termal-kızılötesi görüntüler (üstte), Neptün’ün 2006, 2009, 2018 (Avrupa Güney Gözlemevi’nin Çok Büyük Teleskopu’nun VISIR cihazı tarafından gözlemlenen) ve 2020’deki (Subaru’nun COMICS cihazı tarafından gözlemlenen) görünümünü göstermektedir. Güney kutbu sadece son birkaç yılda önemli ölçüde ısınmış görünüyor. Kredi: Michael Roman/NASA/JPL/Voyager-ISS/Justin Cowart
Neptün Düşündüğümüzden Daha Soğuk
Leicester Üniversitesi’ndeki uzay bilimciler tarafından yürütülen yeni araştırma, sıcaklıkların nasıl olduğunu ortaya çıkardı. Neptün‘in atmosferi son yirmi yılda beklenmedik bir şekilde dalgalandı.
Bugün (11 Nisan 2022 Pazartesi) yayınlanan çalışma, Gezegen Bilimi Dergisigörünür ışık spektrumunun ötesinde termal kızılötesi dalga boylarında gözlemler kullandı ve gezegenin atmosferinden yayılan ısıyı etkili bir şekilde algıladı.
Leicester’den bilim adamları da dahil olmak üzere uluslararası bir araştırmacı ekibi ve NASAJet Tahrik Laboratuvarı (JPL), neredeyse yirmi yılda birden fazla gözlemevinden toplanan Neptün’ün mevcut tüm termal kızılötesi görüntülerini birleştirdi. Bunlar, Avrupa Güney Gözlemevi’nin Çok Büyük Teleskop ve Subaru Teleskobu, Keck Teleskobu ve Gemini North teleskobu ile birlikte Şili’deki Gemini South teleskobu, tümü Hawaii’de ve NASA’nın Spitzer Uzay Teleskobu’ndan gelen spektrumlar.
2020’de görünür ışıkta (ortada) ve termal kızılötesi dalga boylarında (sağda) görüldüğü haliyle Neptün. Merkezdeki görüntü Hubble Uzay Teleskobu’ndan alınan birden fazla görüntüyü birleştirirken, sağdaki termal kızılötesi görüntü Maunakea’daki Subaru Teleskobu’ndan alınmıştır. , Hawaii. Neptün’ün sıcak güney kutbu, termal kızılötesinde daha önce hiç görülmemiş bir şekilde parlıyor. Kredi: Michael Roman/NASA/ESA/STSci/MH Wong/LA Sromovsky/PM Fry
Araştırmacılar, verileri analiz ederek, Neptün’ün sıcaklıklarındaki eğilimlerin her zamankinden daha eksiksiz bir resmini ortaya çıkarmayı başardılar.
Ancak araştırmacıları şaşırtacak şekilde, bu toplu veri kümeleri, güvenilir termal görüntülemenin 2003 yılında başlamasından bu yana Neptün’ün termal parlaklığında bir düşüş olduğunu gösteriyor ve bu da Neptün’ün stratosferindeki (atmosferin aktif hava katmanının hemen üzerindeki katmanı) küresel olarak ortalama sıcaklıkların düştüğünü gösteriyor. kabaca 8 derece santigrat (14 derece Fahrenhayt) 2003 ve 2018 yılları arasında.
Leicester Üniversitesi’nde Doktora Sonrası Araştırma Görevlisi ve makalenin baş yazarı Dr. Michael Roman şunları söyledi:
“Bu değişiklik beklenmedikti. Neptün’ü güney yazının başlarında gözlemlediğimiz için, sıcaklıkların daha soğuk değil, yavaş yavaş ısınmasını beklerdik.”
Neptün’ün eksen eğikliği vardır ve bu nedenle tıpkı Dünya gibi mevsimleri yaşar. Bununla birlikte, Güneş’e olan uzaklığı göz önüne alındığında, Neptün’ün ev sahibi yıldızının etrafındaki bir yörüngeyi tamamlaması 165 yıldan fazla sürer ve bu nedenle mevsimleri yavaşça değişir ve her biri 40 Dünya yılından fazla sürer.
JPL’de Kıdemli Araştırma Bilimcisi ve çalışmanın ortak yazarı Dr. Glenn Orton şunları kaydetti:
“Verilerimiz bir Neptün mevsiminin yarısından daha azını kapsıyor, bu yüzden kimse büyük ve hızlı değişiklikler görmeyi beklemiyordu.”
Voyager 2, Ağustos 1989’da yakalanan Neptün’ün görüntüsü. Kredi: NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill
Yine de Neptün’ün güney kutbunda, veriler farklı ve şaşırtıcı derecede dramatik bir değişimi ortaya koyuyor. 2019’da Gemini North ve 2020’de Subaru’dan yapılan gözlemlerin bir kombinasyonu, Neptün’ün kutup stratosferinin 2018 ile 2020 arasında yaklaşık 11°C (~20°F) ısındığını ve önceki küresel ortalama soğuma trendini tersine çevirdiğini ortaya koyuyor. Böyle bir kutup ısınması Neptün’de daha önce hiç gözlemlenmemişti.
Bu beklenmedik stratosferik sıcaklık değişikliklerinin nedeni şu anda bilinmiyor ve sonuçlar bilim adamlarının Neptün’ün atmosferik değişkenliğini anlamalarına meydan okuyor.
Dr. Roman devam etti:
“Sıcaklık değişimleri, Neptün’ün atmosfer kimyasındaki, atmosferin ne kadar etkili bir şekilde soğuduğunu değiştirebilen mevsimsel değişikliklerle ilgili olabilir.
“Ancak hava düzenlerindeki rastgele değişkenlik veya hatta 11 yıllık güneş aktivitesi döngüsüne verilen bir yanıtın da bir etkisi olabilir.”
11 yıllık güneş döngüsünün (Güneş’in aktivitesindeki ve güneş lekelerindeki periyodik değişimlerle işaretlenmiştir) daha önce Neptün’ün görünür parlaklığını etkilediği öne sürülmüştü ve yeni çalışma, güneş aktivitesi, stratosferik sıcaklıklar ve güneş arasındaki olası ancak geçici bir korelasyonu ortaya koyuyor. Neptün’de görülen parlak bulutların sayısı.
Önümüzdeki yıllarda olası herhangi bir bağlantıyı daha fazla değerlendirmek için sıcaklık ve bulut modellerinin takip gözlemlerine ihtiyaç vardır.
Bu gizemlerin cevapları ve daha fazlası, James Webb Uzay Teleskobu (JWST), her iki buz devini de gözlemleyecek Uranüs ve Neptün, bu yıl sonra.
Leicester Üniversitesi’nde Gezegen Bilimi Profesörü Leigh Fletcher, JWST’nin alet takımının tahsis edilen zamanı ile bu tür gözlemlere öncülük edecek. Aynı zamanda bu çalışmanın ortak yazarlarından Profesör Fletcher şunları söyledi:
“Uzay teleskobunun orta-kızılötesi enstrümanı MIRI’nin mükemmel hassasiyeti, Neptün’ün atmosferindeki kimya ve sıcaklıkların benzeri görülmemiş yeni haritalarını sunacak ve bu son değişikliklerin doğasını daha iyi tanımlamaya yardımcı olacak.”
Referans: “Neptün’ün Orta Kızılötesi Emisyonunda Sezon Altı Değişimi” 11 Nisan 2022, Gezegen Bilimi Dergisi.
DOI: 10.3847/PSJ/ac5aa4
Bu çalışma, GIANTCLIMES olarak bilinen Leicester Üniversitesi’ne verilen bir Avrupa Araştırma Konseyi hibesi tarafından finanse edildi. Bu proje daha önce gaz devleri üzerindeki atmosferik sıcaklıklarda ve bulutlarda uzun vadeli değişiklikler keşfetti. Jüpiter ve Satürnve Uranüs’ün stratosferik sıcaklıklarının ilk haritalarını sağladı. GIANTCLIMES, önümüzdeki yıllarda JWST’den dört dev gezegenin tamamında yeni keşiflerin yolunu açtı.
Bu çalışmanın diğer ortak yazarları arasında Thomas Greathouse (Güneybatı Araştırma Enstitüsü), Julianne Moses (Uzay Bilimi Enstitüsü), Naomi Rowe-Gurney (Howard Üniversitesi / NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi), Patrick Irwin (Oxford), Arrate Antuñano (UPV/ EHU), James Sinclair (JPL), Yasumasa Kasaba (Tohoku Üniversitesi), Takuya Fujiyoshi (Subaru Teleskopu), Imke de Pater (UC Berkeley) ve Heidi Hammel (Üniversiteler Astronomi Araştırmaları Derneği).