Neptün’ün Sıcaklıklarında Gökbilimciler Tarafından Tespit Edilen Şaşırtıcı Değişiklikler

Avrupa Güney Gözlemevi de dahil olmak üzere yer tabanlı teleskopların kullanılması Çok Büyük Teleskop (ESO‘s VLT), uluslararası bir gökbilimciler ekibi Neptün17 yıllık bir süre boyunca atmosferik sıcaklıklar. Neptün’ün küresel sıcaklıklarında şaşırtıcı bir düşüş ve ardından güney kutbunda çarpıcı bir ısınma buldular.

İngiltere’deki Leicester Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırma görevlisi ve 11 Nisan 2022’de yayınlanan çalışmanın baş yazarı Michael Roman, “Bu değişiklik beklenmedikti” diyor. Gezegen Bilimi Dergisi. “Neptün’ü güney yazının başlarında gözlemlediğimiz için, sıcaklıkların soğumasını değil, yavaş yavaş ısınmasını bekliyorduk.”

Dünya gibi, Neptün de Güneş’in etrafında dönerken mevsimleri yaşar. Bununla birlikte, bir Neptün mevsimi yaklaşık 40 yıl sürer ve bir Neptün yılı 165 Dünya yılı sürer. 2005’ten beri Neptün’ün güney yarım küresinde yaz mevsimi yaşanıyor ve gökbilimciler, güney yaz gündönümünden sonra sıcaklıkların nasıl değiştiğini görmek için sabırsızlanıyorlardı.

Bu bileşik, Neptün’ün 2006 ve 2020 yılları arasında çekilmiş termal görüntülerini göstermektedir. İlk üç görüntü (2006, 2009, 2018) ESO’nun Çok Büyük Teleskopu üzerindeki VISIR aracıyla, 2020 görüntüsü ise Subaru Teleskobu’ndaki COMICS aracıyla çekilmiştir ( VISIR, pandemi nedeniyle 2020’nin ortalarında faaliyette değildi). Gezegenin kademeli olarak soğumasının ardından, 2018 ve 2020 tarihli görüntülerde Neptün’ün altındaki parlak bir noktanın gösterdiği gibi, güney kutbu son birkaç yılda önemli ölçüde ısınmış görünüyor. Kredi: ESO/M. Roman, NAOJ/Subaru/COMICS

Gökbilimciler, gezegenin sıcaklığındaki genel eğilimleri her zamankinden daha ayrıntılı bir şekilde bir araya getirmek için 17 yıllık bir süre boyunca yakalanan Neptün’ün yaklaşık 100 termal kızılötesi görüntüsüne baktılar.

Bu veriler, güney yazının başlamasına rağmen, gezegenin çoğunun son yirmi yılda yavaş yavaş soğuduğunu gösterdi. Neptün’ün küresel olarak ortalama sıcaklığı 2003 ile 2018 arasında 8 °C düştü.

Gökbilimciler, gözlemlerinin son iki yılında, sıcaklıkların 2018 ile 2020 arasında hızla 11 °C arttığında, Neptün’ün güney kutbunda dramatik bir ısınma keşfettiklerinde şaşırdılar. Neptün’ün sıcak kutup girdabı uzun yıllardır bilinmesine rağmen, bu kadar hızlı kutupsal girdap Isınma daha önce gezegende hiç gözlemlenmemişti.

Neptün gezegeninin soldaki görüntüsü, MUSE cihazının Dar Alan uyarlamalı optik modunun ESO’nun Çok Büyük Teleskopu üzerinde test edilmesi sırasında elde edildi. Sağdaki görüntü, NASA/ESA Hubble Uzay Teleskobu’ndan alınan karşılaştırılabilir bir görüntüdür. İki görüntünün aynı anda çekilmediğini ve bu nedenle aynı yüzey özelliklerini göstermediğini unutmayın. Kredi: ESO/P. Weilbacher (AIP)/NASA, ESA ve MH Wong ve J. Tollefson (UC Berkeley)

Caltech’in Jet Propulsion Laboratuvarı’nda kıdemli araştırma bilimcisi olan yardımcı yazar Glenn Orton, “Verilerimiz bir Neptün mevsiminin yarısından daha azını kapsıyor, bu nedenle kimse büyük ve hızlı değişiklikler görmeyi beklemiyordu” diyor.JPL) ABD’de.

Gökbilimciler, astronomik nesnelerden yayılan kızılötesi ışığı ölçerek çalışan termal kameralar kullanarak Neptün’ün sıcaklığını ölçtüler. Ekip, analizleri için, son yirmi yılda yer tabanlı teleskoplarla toplanan Neptün’ün mevcut tüm görüntülerini birleştirdi. Neptün’ün atmosferinin stratosfer adı verilen bir katmanından yayılan kızılötesi ışığı araştırdılar. Bu, ekibin güney yazında Neptün’ün sıcaklığı ve değişimlerinin bir resmini oluşturmasına izin verdi.

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 yaklaşık 4,5 milyar kilometre uzakta olduğu ve çok soğuk olduğu için gezegenin ortalama sıcaklığı –220°C civarındadır, sıcaklığını Dünya’dan ölçmek kolay bir iş değildir. Profesör Leigh Fletcher, “Bu tür bir çalışma, yalnızca Neptün’ü net bir şekilde gözlemleyebilen VLT gibi büyük teleskoplardan alınan hassas kızılötesi görüntülerle mümkündür ve bunlar yalnızca son 20 yıldır mevcuttu” diyor. Leicester Üniversitesi.

Alınan tüm görüntülerin yaklaşık üçte biri, Şili’nin Atacama Çölü’ndeki ESO’nun VLT’sindeki orta Kızılötesi (VISIR) cihazı için VLT Görüntüleyici ve Spektrometreden geldi. Teleskopun ayna boyutu ve yüksekliği nedeniyle, Neptün’ün en net görüntülerini sunan çok yüksek bir çözünürlüğe ve veri kalitesine sahiptir. Ekip ayrıca şu verileri kullandı: NASASpitzer Uzay Teleskobu ve Şili’deki Gemini Güney teleskopu ile Subaru Teleskobu, Keck Teleskobu ve Gemini Kuzey teleskobu ile çekilmiş görüntüler, tümü Hawaii’de.

VLT’nin VISIR aracı kullanılarak Neptün’den alınan termal görüntülerin gelişimi. 2006 ve 2021 yılları arasında çekilen görüntüler, Neptün’ün son birkaç yılda güney kutbunda dramatik bir ısınmadan önce yavaş yavaş soğuduğunu gösteriyor. Kredi: ESO/M. Roma

Neptün’ün sıcaklık değişimleri çok beklenmedik olduğu için, gökbilimciler bunlara neyin sebep olabileceğini henüz bilmiyorlar. Neptün’ün stratosferik kimyasındaki değişikliklerden veya rastgele hava düzenlerinden ve hatta güneş döngüsünden kaynaklanıyor olabilirler. Bu dalgalanmaların nedenlerini araştırmak için önümüzdeki yıllarda daha fazla gözlem yapılması gerekecek. ESO’nun Aşırı Büyük Teleskopu (ELT) gibi geleceğin yer tabanlı teleskopları, bunun gibi sıcaklık değişimlerini daha ayrıntılı olarak gözlemleyebilirken, NASA/ESA/CSA James Webb Uzay Teleskobu Neptün’ün atmosferindeki kimya ve sıcaklığın benzeri görülmemiş yeni haritalarını sağlayacak.

Roman, “Bence Neptün, çoğumuz için çok ilgi çekici çünkü onun hakkında hâlâ çok az şey biliyoruz” diyor. “Tüm bunlar Neptün’ün atmosferinin daha karmaşık bir resmine ve zamanla nasıl değiştiğine işaret ediyor.”

Bu keşif hakkında daha fazla bilgi için Neptün’de Algılanan Beklenmedik Atmosferik Sıcaklık Değişiklikleri bölümüne bakın.

Referans: Michael T. Roman, Leigh N. Fletcher, Glenn S. Orton, Thomas K. Greathouse, Julianne I. Moses, Naomi Rowe-Gurney, Patrick GJ Irwin, Arrate Antuñano, James Sinclair, Yasumasa Kasaba, Takuya Fujiyoshi, Imke de Pater ve Heidi B. Hammel, 11 Nisan 2022, Gezegen Bilimi Dergisi.
DOI: 10.3847/PSJ/ac5aa4

Ekip, MT Roman ve LN Fletcher (Fizik ve Astronomi Okulu, Leicester Üniversitesi, İngiltere), GS Orton (Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, California, ABD), TK Greathouse (Southwest Research Institute, San Antonio)’dan oluşmaktadır. , TX, ABD), JI Moses (Uzay Bilimi Enstitüsü, Boulder, CO, ABD), N. Rowe-Gurney (Department of Physics and Astronomy, Howard University, Washington DC, USA; Astrochemistry Laboratory, NASA/GSFC, Greenbelt, MD , ABD; Uzay Bilimi ve Teknolojisinde Araştırma ve Keşif Merkezi, NASA/GSFC, Greenbelt, MD, ABD), PGJ Irwin (Oxford Üniversitesi Atmosfer, Okyanus ve Gezegen Fiziği, Fizik Bölümü Clarendon Laboratuvarı, Oxford, İngiltere), A. Antuñano (UPV/EHU, Escuela Ingernieria de Bilbao, İspanya), J. Sinclair (Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, California, California, ABD), Y. Kasaba (Planetary Plazma ve Atmosferik Araştırma Merkezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tohoku Üniversitesi, Japonya), T. Fujiyoshi (Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan, HI, USA), I. de Pater (Department of Science, Astronomi, California Üniversitesi, Berkeley, CA, ABD) ve HB Hammel (Universities for Research in Astronomi, Washington DC, ABD).