Solda: Hubble Uzay Teleskobu tarafından çekilen Jüpiter’in optik görüntüsü. Sağda: Jüpiter’in enlemle parlaklık sıcaklığındaki değişimi gösteren SOFIA görüntüsü. İki görüntü Jüpiter’i yaklaşık olarak aynı yönde gösteriyor. Resim kredisi: Sol: NASA/ESA; Sağda: NASA/SOFIA/de Pater ve diğerleri, 2021
Gezegen bilimciler, ortak bir proje olan Kızılötesi Astronomi için Stratosferik Gözlemevi’ni (SOFIA) kullandılar. NASA ve DLR’deki Alman Uzay Ajansı, incelemek için Jüpiter‘ın atmosferik sirkülasyonu – gezegenin kuzey kışında ilk kez – Ağustos 2018 ve Temmuz 2019’daki uçuşlar sırasında.
Bunu yapmak için hidrojene baktılar.
Hidrojen molekülleri – H2 – parahidrojen ve ortohidrojen olarak bilinen iki farklı şekilde düzenlenebilir. İki yönelimin farklı enerjileri vardır, bu nedenle parahidrojenin ortohidrojene oranını belirlemek, astronomlara genel sıcaklık hakkında bilgi verebilir.
Araştırmacılar, Jüpiter’in ana bulut güvertesinin hemen üzerindeki irtifalarda parahidrojen ve ortohidrojen konsantrasyonuna baktılar. Ekvator çevresinde sıcak gazın Jovian atmosferine yükseldiğini keşfettiler. Bununla birlikte, kuzey ve güney kutuplarında bunun tersi meydana geliyor: atmosferin daha yüksek, daha soğuk seviyelerinden gelen soğuk gaz aşağı doğru hareket ediyor.
Yakın tarihli bir makalenin başyazarı Imke de Pater, “Bu, genel dolaşım hakkında bir fikir veriyor: ekvatorda yükselmek, kutupların yakınında batmak” dedi. Gezegen Bilimi Dergisi gözlemleri anlatıyor.
SOFIA, bir test uçuşu sırasında teleskop kapısı açıkken karla kaplı Sierra Nevada dağlarının üzerinde uçuyor. SOFIA, değiştirilmiş bir Boeing 747SP uçağıdır. Kredi bilgileri: NASA/Jim Ross
Jüpiter’in atmosferine daha önce hidrojen merceğinden bakılmıştı. SOFYA 2014’te ve NASA’nın Voyager 1 ve 2’si 1979’da – ancak yalnızca kuzey Jovian yazında. Mevcut gözlemler, Jüpiter’in kuzey kışında, 2014 SOFIA çalışmalarından yaklaşık yarım Jovian yılı sonra alınan ilk gözlemlerdi. Bu karşılaştırma, Jüpiter’in kutuplarının mevsimlerle nasıl değiştiğini ve yılın hangi zamanında olursa olsun uzak kuzeyinin uzak güneyden daha soğuk kaldığını gösterdi.
Jüpiter’in kuzey ve güney yarım kürelerinin asimetrik bir aerosol dağılımına sahip olduğu bilinmektedir, bu nedenle iki kutbu arasındaki bu sıcaklık dengesizliği muhtemelen asimetrisinin bir etkisidir.
Jüpiter’i incelerken de Pater ve meslektaşları, SOFIA’nın görüş alanına giren dört başka nesneyi ve toplanan verileri de gördüler: Jüpiter’in topluca Galilean uyduları olarak bilinen en büyük dört uydusu – Io, Europa, Ganymede ve Callisto.
De Pater, “Dört uyduyu da gerçekten yakaladığımıza ve parlaklık sıcaklıklarını belirleyebildiğimize şaşırdık” dedi.
Bu hoş sürpriz sayesinde grup, uyduların yeraltı katmanlarında derinlikle birlikte sıcaklıklarının nasıl azaldığını açıkça görebildi. Bu sıcaklık değişiklikleri sonunda uyduların içindeki bileşimi, yoğunluğu ve diğer özellikleri belirlemek için kullanılabilir.
Uyduların tümü, Europa’daki su buzundan antik Callisto’daki ağır kraterlere, Io’daki aşırı volkanik aktiviteye kadar uzanan benzersiz özelliklere sahiptir ve bunların maddi yapılarını araştırmayı özellikle ilginç kılmaktadır.
Jüpiter ve uyduları, gezegendeki uzun dalga boylu kanallar tarafından gözlemlenemeyecek kadar parlaktır. James Webb Uzay Teleskobu çünkü enstrümanı doyurabilirler ve Dünya’nın atmosferi büyük miktarda orta-kızılötesi radyasyonu engellediği için yerden ölçülemezler. SOFIA’nın orta-kızılötesine benzersiz erişimi bu nedenle bu ölçümleri mümkün kılar ve Jüpiter ve uyduları hakkında kritik bilgiler sağlar.
Referans: “Jüpiter’in Para-H’sindeki Değişkenliğin SOFIA Gözlemleri2 Galile Uydularının Dağıtımı ve Yeraltı Emisyon Karakteristikleri”, Imke de Pater, Leigh N. Fletcher, William T. Reach, Charles Goullaud, Glenn S. Orton, Michael H. Wong ve Robert D. Gehrz, 10 Kasım 2021, Gezegen Bilimi Dergisi.
DOI: 10.3847/PSJ/ac2d24
SOFIA, NASA ve Alman Uzay Ajansı’nın DLR’deki ortak projesidir. DLR, görev için teleskop, planlı uçak bakımı ve diğer desteği sağlar. NASA’nın California Silikon Vadisi’ndeki Ames Araştırma Merkezi, SOFIA programını, bilimini ve misyon operasyonlarını, merkezi Columbia, Maryland’de bulunan Üniversiteler Uzay Araştırmaları Derneği ve Stuttgart Üniversitesi’ndeki Alman SOFIA Enstitüsü ile işbirliği içinde yönetmektedir. Uçak, NASA’nın Palmdale, California’daki Armstrong Uçuş Araştırma Merkezi Binası 703 tarafından bakım ve işletmektedir.