Kıdemli bir astronom, Satürn’ün geniş halka sisteminin gezegenin üst atmosferini ısıttığını keşfetti; bu, güneş sistemimizde daha önce hiç gözlemlenmemiş bir fenomen. Araştırmacı, NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu, Cassini sondası, Voyager 1 ve 2 ve Uluslararası Ultraviyole Kaşifi dahil olmak üzere çok sayıda uzay görevinden alınan 40 yıllık ultraviyole verilerini analiz ederek, buzlu halka parçacıklarının Satürn’ün atmosferine yağarak ısınmaya neden olduğunu buldu. Bu çığır açan keşif, yalnızca gezegen ve halkaları arasındaki beklenmedik bir etkileşimi vurgulamakla kalmıyor, aynı zamanda bu bilgiyi dış gezegenlerin etrafındaki Satürn benzeri halka sistemlerinin varlığını tahmin etmek için kullanma olasılığını da ortaya koyuyor.
Bir Buzlu Parçacık Yağmuru Dev Gezegenin Hava Durumunu Etkiliyor
Gezegen Satürn küçük bir teleskopla kolayca görülebilen zengin halka sistemi ile kolayca tanınır. Gökbilimciler artık halkaların göründükleri kadar sakin olmadığını keşfettiler. Buz halkaları parçacıkları Satürn’ün atmosferine yağıyor. Bu üst atmosferi ısıtıyor. Dört kaynaktan toplanan 40 yıllık Satürn gözlemlerinin bir koleksiyonunu aldı. NASA gezegen misyonları bu sonuca varmak için. Hubble uzay teleskobu gözlemler, ultraviyole ışıkta toplanan tüm kanıtları birbirine bağlamak için kullanıldı. Bu sonuçlar, benzer halka sistemlerinin diğer yıldızların yörüngesinde dönen gezegenleri çevreleyip çevrelemediğini belirlemek için uygulanabilir. Halkaları görülemeyecek kadar uzakta olacaktı, ancak gezegenlerin ultraviyole ışık spektroskopisi ipuçları verebilir.
Hubble’ın 12 Eylül 2021’de Satürn’e bakışı, sonbaharın başları olan gezegenin kuzey yarımküresindeki bantların hızlı ve aşırı renk değişimlerini gösteriyor. Bantlar, hem 2019 hem de 2020’deki Hubble gözlemleri boyunca değişiklik gösterdi. Özellikle, Satürn’ün ilk kez 1981’de Voyager 2 uzay aracı tarafından keşfedilen ikonik altıgen fırtınasını 2020’de ayırt etmek zordu, ancak 2021’de yine açıkça görülüyor. güney yarımkürenin kışını takip eden gezegen, güney kutbunun kalıcı mavimsi tonunda belirgindir.Kredi: NASA, ESA, A. Simon (NASA-GSFC) ve MH Wong (UC Berkeley); Görüntü İşleme: A. Pagan (STScI)
Hubble Uzay Teleskobu Satürn’ün Atmosferini Isıtan Halkalarını Buluyor
Sır, 40 yıldır apaçık ortada saklanıyor. Ancak, NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu’ndan Satürn’ün gözlemlerini kullanarak bir yıl içinde hepsini bir araya getirmek deneyimli bir astronomun içgörüsünü aldı ve emekli oldu. cassini soruşturmaya ek olarak, gezgin 1 ve 2 uzay aracı ve emekli Uluslararası Ultraviyole Kaşifi misyon.
Keşif: Satürn’ün geniş halka sistemi, dev gezegenin üst atmosferini ısıtıyor. Bu fenomen daha önce güneş sisteminde hiç görülmemişti. Bu, Satürn ve halkaları arasındaki beklenmedik bir etkileşimdir ve potansiyel olarak, diğer yıldızların etrafındaki gezegenlerin de Satürn benzeri muhteşem halka sistemlerine sahip olup olmadığını tahmin etmek için bir araç sağlayabilir.
Belirleyici kanıt, Satürn’ün atmosferinde spektral bir sıcak hidrojen çizgisi olarak görülen aşırı morötesi radyasyondur. Radyasyondaki çarpma, bir şeyin üst atmosferi dışarıdan kirlettiği ve ısıttığı anlamına gelir.
En makul açıklama, Satürn’ün atmosferine yağan buzlu halka parçacıklarının bu ısınmaya neden olduğudur. Bunun nedeni mikrometeoritlerin, güneş rüzgarı parçacık bombardımanının, güneş ultraviyole radyasyonunun veya elektrik yüklü tozu toplayan elektromanyetik kuvvetlerin etkisi olabilir. Tüm bunlar, Satürn’ün parçacıkları gezegene çeken yerçekimi alanının etkisi altında gerçekleşir. NASA ne zaman cassini 2017’deki görevinin sonunda Satürn’ün atmosferine daldırılan sonda, atmosferik bileşenleri ölçtü ve halkalardan birçok parçacığın düştüğünü doğruladı.
“Halkaların yavaş yavaş parçalanması iyi bilinmesine rağmen, gezegenin atomik hidrojeni üzerindeki etkisi şaşırtıcı. Cassini araştırmasından, yüzüklerin etkisini zaten biliyorduk. Bununla birlikte, atomik hidrojen içeriği hakkında hiçbir şey bilmiyorduk,” dedi. Gezegen Bilimi Dergisi.
Bu, 1980 ile 2017 yılları arasında Voyager 1, Cassini ve Hubble Uzay Teleskobu olmak üzere üç farklı NASA görevi tarafından tespit edilen kalıcı ve beklenmedik bir fazlalık olan hidrojenden kaynaklanan bir emisyon olan Satürn Lyman-alfa şişkinliğini gösteren bileşik bir görüntüdür. 2017’de Satürn yazında kuzey yarımkürede elde edilen morötesi görüntü, gezegenin Lyman-alfa emisyonunu çizmek için referans olarak kullanılıyor. Halkalar, ultraviyole güneş ışığını çok daha az yansıttıkları için gezegenin gövdesinden çok daha koyu görünürler. Halkaların ve karanlık ekvator bölgesinin üzerinde, Lyman-alfa çıkıntısı, çevredeki bölgelerden yüzde 30 daha parlak olan genişletilmiş (30 derece) bir enlemsel bant olarak görünür. Güney yarım kürenin küçük bir bölümü halkalar ve ekvator bölgesi arasında görünür, ancak kuzey yarım küreden daha sönüktür. Çıkıntı bölgesinin kuzeyinde (görüntünün sağ üst kısmı), disk parlaklığı, burada referans için gösterilen (ölçekte değil) parlak aurora bölgesine doğru enleme göre kademeli olarak azalır. Aurora bölgesinin içindeki karanlık bir nokta, gezegenin dönme ekseninin ayak izini temsil eder.
Belirli enlemlerde ve mevsimsel etkilerle atmosfere yağan buzlu halka parçacıklarının atmosferik bir ısınmaya neden olduğu ve bu da üst atmosfer hidrojenin çıkıntı bölgesinde Lyman-alfa güneş ışığını daha fazla yansıtmasına neden olduğuna inanılıyor. Halkalar ve üst atmosfer arasındaki bu beklenmedik etkileşim şimdi, uzaktaki ötegezegenlerin Satürn benzeri halka sistemlerini genişletip genişletmediğini tahmin etmeye yönelik yeni teşhis araçlarını tanımlamak için derinlemesine araştırılıyor.
Kredi: NASA, ESA, Lotfi Ben-Jaffel (IAP ve LPL)
“Her şey, belirli enlemlerde atmosfere basamaklanan halka parçacıklar tarafından yönlendirilir. Atmosferin üst katmanını değiştirerek bileşimi değiştiriyorlar,” dedi Ben-Jaffel. “Ayrıca, muhtemelen belirli bir yükseklikte atmosferi ısıtan atmosferik gazlarla çarpışma süreçleriniz de var.”
Ben-Jaffel’in vardığı sonuç, Satürn’ü inceleyen dört uzay görevinden arşivdeki ultraviyole ışık (UV) gözlemlerini bir araya getirmeyi gerektirdi. Bu, 1980’lerde Satürn’ün yanından geçen ve UV fazlalığını ölçen iki NASA Voyager sondasının gözlemlerini içerir. O sırada gökbilimciler, ölçümleri dedektörlerdeki gürültü olarak görmezden geldi. 2004 yılında Satürn’e ulaşan Cassini misyonu, atmosfer hakkında (birkaç yıl boyunca) UV verileri de topladı. Ek veriler Hubble’dan ve 1978’de başlatılan ve NASA, ESA (ESA) arasındaki uluslararası bir işbirliği olan International Ultraviolet Explorer’dan geldi.Avrupa Uzay Ajansı) ve Birleşik Krallık Bilim ve Mühendislik Araştırma Konseyi.
Ancak akılda kalan soru, tüm verilerin yanıltıcı olup olmadığı veya bunun yerine Satürn’deki gerçek bir fenomeni yansıtıp yansıtmadığıydı.
Yapbozu birleştirmenin anahtarı, Ben-Jaffel’in Hubble’ın Uzay Teleskobu Görüntüleme Spektrografından (STIS) alınan ölçümleri kullanma kararında geldi. Satürn’ün hassas gözlemleri, Satürn’ü gözlemleyen diğer dört uzay görevinden elde edilen arşiv UV verilerini kalibre etmek için kullanıldı. Satürn’ün STIS UV gözlemlerini, birden fazla uzay görevi ve enstrümanından gelen ışığın dağılımıyla karşılaştırdı.
“Her şey kalibre edildiğinde, spektrumların tüm görevlerde tutarlı olduğunu açıkça gördük. Ben-Jaffel, “Bu mümkün oldu, çünkü Hubble’dan on yıllardır ölçülen atmosferden enerji transfer hızıyla ilgili aynı referans noktasına sahibiz” dedi. “Benim için gerçekten sürpriz oldu. Az önce farklı ışık dağılımı verilerini bir araya getirdim ve sonra fark ettim ki, vay canına, bu aynı.”
Kırk yıllık UV verileri, birden fazla güneş döngüsünü kapsar ve gökbilimcilerin Güneş’in Satürn üzerindeki mevsimsel etkilerini incelemesine yardımcı olur. Tüm farklı verileri bir araya getirip kalibre eden Ben-Jaffel, UV radyasyon seviyesinde hiçbir fark olmadığını buldu. “Gezegendeki herhangi bir konumda, herhangi bir zamanda, radyasyonun UV seviyesini takip edebiliriz” dedi. Bu, en iyi açıklama olarak Satürn’ün halkalarından gelen sürekli “buz yağmuru”na işaret ediyor.
“Bir gezegenin üst atmosferi üzerindeki bu halka karakterizasyonu etkisinin henüz başındayız. Sonunda, uzak dünyalardaki atmosferler hakkında gerçek bir imza sağlayacak küresel bir yaklaşıma sahip olmak istiyoruz. Bu çalışmanın amaçlarından biri, onu diğer yıldızların yörüngesindeki gezegenlere nasıl uygulayabileceğimizi görmek. Buna ‘dış halkalar’ araması deyin.”
Referans: “Satürn’ün Üst Atmosferindeki Atomik Hidrojenin Esrarengiz Bolluğu”, yazan Lotfi Ben-Jaffel, Julianne I. Moses, Robert A. West, Klaus-Michael Aye, Eric T. Bradley, John T. Clarke, Jay B. Holberg ve Gilda E. Ballester, 30 Mart 2023, Gezegen Bilimi Dergisi.
DOI: 10.3847/PSJ/acaf78
Hubble Uzay Teleskobu, NASA ve ESA arasındaki uluslararası işbirliği projesidir. NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi teleskopu yönetiyor. Baltimore’daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü (STScI), Hubble bilim operasyonlarını yürütür. STScI, Washington, DC’deki Astronomi Araştırma Üniversiteleri Birliği tarafından NASA için işletilmektedir.