Hubble Uzay Teleskobu görüntülerinin bu dizisi, Neptün’deki bulut örtüsü miktarının artmasını ve azalmasını anlatıyor. Bu uzun gözlem dizisi, güneş döngüsündeki bir zirveyi takiben bulut sayısının giderek arttığını gösteriyor – burada Güneş’in faaliyet seviyesi 11 yıllık bir süre boyunca ritmik olarak yükselip düşüyor. Kimyasal değişikliklere, Neptün’ün üst atmosferinde yükseklerde meydana gelen ve bulutları oluşturması zaman alan fotokimya neden olur. 1989’da NASA’nın Voyager 2 uzay aracı, Neptün’ün atmosferinde yükseklerde görülen, Dünya’daki cirrus bulutlarını anımsatan doğrusal, parlak bulutların ilk yakın plan görüntülerini sağladı. Neptün’ün atmosferindeki metanın çoğunun üzerinde oluşurlar ve onları beyaz yapan güneş ışığının tüm renklerini yansıtırlar. Hubble, her yıl sürekli olarak gezegeni izleyerek kısa Voyager uçuşunun kaldığı yerden devam ediyor. Kredi: NASA, ESA, Erandi Chavez (UC Berkeley), Imke de Pater (UC Berkeley)
Güneş Lekeleri Gelip Giderken Mavi Dev Gezegendeki Bulutlu Hava da Gelip Gidiyor
için hava tahmini Neptün: Son birkaç Dünya yılındaki güneşli havanın ardından, önümüzdeki birkaç yıl içinde giderek daha fazla bulut göreceğiz.
1989’da NASAVoyager 2 uzay aracı, Neptün’ün atmosferinde yükseklerde görülen, Dünya’daki cirrus bulutlarını anımsatan doğrusal, parlak bulutların ilk yakın plan görüntülerini sağladı. Neptün’ün atmosferindeki metanın çoğunun üzerinde oluşurlar ve onları beyaz yapan güneş ışığının tüm renklerini yansıtırlar.
Bu donmuş sınırda, Güneş, bulut örtüsü oluşturan Neptün havası konusunda hala etkilidir. Neptün’ün yaklaşık 3 milyar millik mesafesinde, Güneş, dolunayın çapının 1/30’u oranında yıldız gibi görünür. Bu zayıf radyasyon, Dünya’da alınan yıldız ışığı miktarının yalnızca %1’i kadardır.
Yine de, gökbilimciler Hubble ve Keck teleskoplarıyla 30 yıllık Neptün gözlemlerine baktıklarında, Güneş’in Neptün üzerindeki etkisi giderek daha belirgin hale geldi. Neptün’ün bulut bolluğu 11 yıllık bir döngü boyunca artar ve azalır. Güneş ayrıca, manyetik alanları birbirine karışarak güneş lekesi sayısını ve şiddetli patlama oranını artırarak fırtınalı hale geldiği 11 yıllık bir döngüye sahiptir.
Son gözlemler Hubble uzay teleskobu Neptün’ün bulutlarının neredeyse tamamen kaybolduğunu gösterin! Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Neptün’ün Güneş Döngüsüne Bağlı Kaybolan Bulutları
Gökbilimciler, Neptün’ün değişen bulut bolluğu ile Güneş’in dolaşık manyetik alanlarının büyüyüp küçülmesinin güneş aktivitesini yönlendirdiği 11 yıllık güneş döngüsü arasında bir bağlantı ortaya çıkardılar.
Bu keşif, NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu ve Hawaii’deki WM Keck Gözlemevi tarafından yakalanan otuz yıllık Neptün gözlemlerinin yanı sıra Kaliforniya’daki Lick Gözlemevi’nden alınan verilerden kaynaklanmaktadır.
Neptün ile güneş aktivitesi arasındaki bağlantı, gezegen bilimcileri için şaşırtıcıdır çünkü Neptün, güneş sistemimizin en uzak ana gezegenidir ve Dünya’nın aldığı yoğunluğun yaklaşık %0,1’i kadar güneş ışığı alır. Yine de Neptün’ün küresel bulutlu havası, gezegenin her biri yaklaşık 40 yıl süren dört mevsimi değil, güneş aktivitesi tarafından yönlendiriliyor gibi görünüyor.
Şu anda, Neptün’ün bulut kapsamı, dev gezegenin güney kutbu üzerinde gezinen bazı bulutlar dışında, oldukça seyrek. Kaliforniya Üniversitesi (UC) Berkeley liderliğindeki bir astronom ekibi, normalde buzlu devin orta enlemlerinde görülen bulut bolluğunun 2019’da solmaya başladığını keşfetti.
UC Berkeley’de emekli astronomi profesörü ve çalışmanın kıdemli yazarı Imke de Pater, “Neptün’deki bulutların bu kadar çabuk kaybolmasına şaşırdım” dedi. “Aslında birkaç ay içinde bulut etkinliğinin düştüğünü gördük” dedi.
Hubble Uzay Teleskobu görüntülerinin bu dizisi, Neptün’deki bulut örtüsü miktarının artmasını ve azalmasını anlatıyor. Yaklaşık 30 yıl süren bu gözlem dizisi, güneş döngüsündeki bir zirvenin ardından bulut sayısının giderek arttığını gösteriyor – burada Güneş’in etkinlik seviyesi 11 yıllık bir süre içinde ritmik olarak yükselip düşüyor. Güneş’in ultraviyole radyasyon seviyesi dikey eksende çizilmiştir. 11 yıllık döngü, 1994’ten 2022’ye kadar alt kısımda çizilmiştir. Üst kısımdaki Hubble gözlemleri, bulut bolluğu ile güneş etkinliğinin zirvesi arasında bir korelasyonu açıkça göstermektedir. Kimyasal değişikliklere, Neptün’ün üst atmosferinde yükseklerde meydana gelen ve bulutları oluşturması zaman alan fotokimya neden olur. Kredi: NASA, ESA, LASP, Erandi Chavez (UC Berkeley), Imke de Pater (UC Berkeley)
Yıllar Boyunca Neptün’ün Bulutlarını İzlemek
Center for Astrophysics | Harvard-Smithsonian (CfA) UC Berkeley’de astronomi lisans öğrencisiyken çalışmayı yöneten Cambridge, Massachusetts’te. “Bu, özellikle Neptün’ün önceki düşük bulut etkinliği dönemi o kadar dramatik ve uzun olmadığı için, son derece heyecan verici ve beklenmedik bir durum.”
Chavez ve ekibi, Neptün’ün görünümünün evrimini izlemek için 2002’den 2022’ye kadar Keck Gözlemevi görüntülerini, 1994’te başlayan Hubble Uzay Teleskobu arşiv gözlemlerini ve 2018’den 2019’a kadar Kaliforniya’daki Lick Gözlemevi’nden alınan verileri analiz ettiler.
Son yıllarda Keck gözlemleri, Alacakaranlık Kuşağı programının bir parçası olarak alınan görüntüler ve Hubble’ın Dış Gezegen Atmosferleri Mirası (OPAL) programı tarafından tamamlandı.
Görüntüler, Neptün’ün bulut örtüsündeki mevsimsel değişiklikler ile güneş döngüsü arasındaki ilgi çekici bir modeli ortaya koyuyor – Güneş’in manyetik alanının her 11 yılda bir bir iplik yumağı gibi daha dolambaçlı hale geldiği dönem. Bu, artan sayıda güneş lekesi ve artan güneş patlaması aktivitesinde belirgindir. Döngü ilerledikçe, manyetik alan aşağı inene ve kutupları tersine çevirene kadar Güneş’in fırtınalı davranışı maksimuma ulaşır. Sonra Güneş, yalnızca başka bir döngüyü başlatmak için minimuma iner.
Güneş Aktivitesinin Etkileri
Güneş’te fırtınalı havalarda, daha yoğun ultraviyole (UV) radyasyon güneş sistemini sular altında bırakır. Araştırmacılar, güneş döngüsünün zirvesinden iki yıl sonra, Neptün’de artan sayıda bulut göründüğünü keşfettiler. Ekip ayrıca bulutların sayısı ile buz devinin ondan yansıyan güneş ışığından gelen parlaklığı arasında pozitif bir ilişki buldu.
De Pater, “Bu dikkate değer veriler bize, Neptün’ün bulut örtüsünün Güneş’in döngüsüyle ilişkili olduğuna dair şimdiye kadarki en güçlü kanıtı veriyor” dedi. “Bulgularımız, Güneş’in UV ışınlarının yeterince güçlü olduğunda Neptün’ün bulutlarını üreten bir fotokimyasal reaksiyonu tetikleyebileceği teorisini destekliyor.”
Bilim adamları, 29 yıllık Neptün gözlemleri boyunca kaydedilen 2,5 döngü bulut etkinliğine bakarak güneş döngüsü ile Neptün’ün bulutlu hava modeli arasındaki bağlantıyı keşfettiler. Bu süre zarfında, gezegenin yansıtıcılığı 2002’de arttı ve ardından 2007’de azaldı. Neptün, 2015’te yeniden parlaklaştı, ardından 2020’de şimdiye kadar gözlemlenen en düşük seviyeye, yani bulutların çoğunun kaybolduğu zamana kadar karardı.
Neptün’ün parlaklığında Güneş’in neden olduğu değişiklikler, gezegendeki bulutların gelişi ve gidişiyle nispeten senkronize olarak yukarı ve aşağı gidiyor gibi görünüyor. Bununla birlikte, güneş döngüsünün zirvesi ile Neptün’de görülen bulutların bolluğu arasında iki yıllık bir gecikme vardır. Kimyasal değişikliklere, Neptün’ün üst atmosferinde yükseklerde meydana gelen ve bulutları oluşturması zaman alan fotokimya neden olur.
Neptün’ün İklimini Daha Derinden İncelemek
Keck Gözlemevi’nde görevli astronom ve çalışmanın ortak yazarı Carlos Alvarez, “Bizden 2,5 milyar milden daha uzaktaki bir dünyanın iklimini incelemek için Dünya’daki teleskopları kullanabilmek büyüleyici” dedi. “Teknoloji ve gözlemlerdeki gelişmeler, buz devinin iklimi ile güneş döngüsü arasındaki ilişkiyi anlamanın anahtarı olan Neptün’ün atmosferik modellerini sınırlandırmamızı sağladı.”
Ancak, daha fazla çalışma gereklidir. Örneğin, UV güneş ışığındaki bir artış daha fazla bulut ve pus oluşturabilirken, aynı zamanda onları karartarak Neptün’ün genel parlaklığını azaltabilir. Neptün’de derin atmosferden yükselen fırtınalar bulut örtüsünü etkiler, ancak fotokimyasal olarak üretilen bulutlarla ilgili değildir ve bu nedenle güneş döngüsü ile korelasyon çalışmalarını karmaşıklaştırabilir. Mevcut bulutların yokluğunun ne kadar süreceğini görmek için Neptün’ün devam eden gözlemlerine de ihtiyaç var.
Araştırma ekibi, Neptune’ün bulut etkinliğini izlemeye devam ediyor. “NASA’nın aynı zamanda çekilmiş en son Keck görüntülerinde daha fazla bulut gördük. James Webb Uzay Teleskobu gezegeni gözlemledi; Bu bulutlar, son yaklaşık 2 yılda güneş UV akışında gözlemlenen artıştan beklendiği gibi, özellikle kuzey enlemlerinde ve yüksek rakımlarda görüldü” dedi.
Hubble, Webb Uzay Teleskobu, Keck Gözlemevi ve Lick Gözlemevi’nden gelen birleştirilmiş veriler, Neptün’ün dinamik görünümüne yol açan fizik ve kimyaya ilişkin daha fazla araştırma yapılmasını sağlayacaktır. Bu da, gökbilimcilerin yalnızca Neptün’ü değil, ötegezegenleri de anlamalarını derinleştirmeye yardımcı olabilir, çünkü güneş sistemimizin ötesindeki birçok gezegenin Neptün benzeri niteliklere sahip olduğu düşünülüyor.
Bulgular dergide yayınlandı İkarus.
Referans: Erandi Chavez, Imke de Pater, Erin Redwing, Edward M. Molter, Michael T. Roman, Andrea Zorzi, Carlos Alvarez, Randy Campbell, Katherine de Kleer, “1994’ten 2022’ye kadar yakın kızılötesi dalga boylarında Neptün’ün Evrimi”, Ricardo Hueso, Michael H. Wong, Elinor Gates, Paul David Lynam, Ashley G. Davies, Joel Aycock, Jason Mcilroy, John Pelletier, Anthony Ridenour ve Terry Stickel, 9 Haziran 2023, İkarus.
DOI: 10.1016/j.icarus.2023.115667
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.