Neptün’ün Bulutları Sürpriz Bir Kaybolma Gösterisi Gerçekleştiriyor

Neptün‘nin bulutları otuz yıldır ilk kez neredeyse kayboldu. Gözlemler, Neptün’ün Güneş’ten çok uzak olmasına rağmen, gezegenin bulut modelleri ile güneş döngüsü arasında potansiyel bir bağlantı olduğunu gösteriyor. Devam eden araştırmalar bu gizemi çözmeyi amaçlamaktadır.

Yaklaşık otuz yıldır yapılan gözlemlerde ilk kez, Neptün’de görülen bulutların neredeyse tamamı yok oldu. Hawaiʻi Adası’ndaki Maunakea’dan WM Keck Gözlemevi’nin merceğinden yakalanan büyük mavi gezegenin 1994’ten 2022’ye kadar olan görüntüleri ve uzaydan görüntüleri NASA‘S Hubble uzay teleskobu güney kutbu dışında gösteri bulutları neredeyse yok oldu. Dergide yayınlanan gözlemler İkarus, Neptün’ün kaybolan bulutları ile güneş döngüsü arasındaki bağlantıyı daha da ortaya koyuyor – Neptün’ün Güneş’ten en uzak büyük gezegen olduğu ve Dünya’ya aldığımız güneş ışığının yalnızca 1/900’ünü aldığı göz önüne alındığında şaşırtıcı bir bulgu.

Bulut Gözlemleri ve Sürprizler

California Üniversitesi (UC) Berkeley liderliğindeki bir gökbilimciler 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.”

Neptün’ün görünümünde 2019’un sonlarında çarpıcı bir değişiklik gözlemlendi ve bu değişiklik Haziran 2023’e kadar devam etti. NIRC2 ve Keck II Teleskopu üzerindeki uyarlanabilir optik sistem ile elde edilen 1,63 µm’de (mikron) elde edilen bu görüntülerin derlemesiyle gösterildiği gibi, Neptün’ün çok sayıda bulut özelliği vardı 2002’den 2019’un sonlarına kadar enlem şeritlerinde organize edildi. Daha sonra, güney kutbu yakınları dışında bulutlar neredeyse yok gibiydi. Görüntüler, günlük ölçekli bir ekran gibi, özellikler arasındaki kontrastı azaltan bir Asinh işlevi kullanılarak görüntülenir; doğrusal bir ölçekte görüntülenirse, yalnızca en parlak özellikler görünür olacaktır. Kredi: Imke de Pater, Erandi Chavez, Erin Redwing (UC Berkeley)/WM Keck Gözlemevi

Harvard Üniversitesi Astrofizik Merkezi’nde yüksek lisans öğrencisi olan ve astronomi lisans öğrencisiyken çalışmayı yöneten Erandi Chavez, “Dört yıl sonra bile, geçtiğimiz Haziran ayında çektiğimiz görüntüler bulutların eski seviyelerine dönmediğini gösterdi” dedi. UC Berkeley’de. “Bu, özellikle Neptün’ün önceki düşük bulut etkinliği dönemi o kadar dramatik ve uzun olmadığı için, son derece heyecan verici ve beklenmedik bir durum.”

Neptün’ün Bulutlarını İzleme Yöntemleri

Chavez ve ekibi, Neptün’ün görünümünün gelişimini izlemek için, Keck Gözlemevi’nin uyarlanabilir optik sistemi (2002’den beri) ile eşleştirilmiş ikinci nesil Yakın Kızılötesi Kamerasını (NIRC2) kullanarak 1994’ten 2022’ye kadar çekilen görüntüleri ve ayrıca Lick Gözlemevi’nden ( 2018-2019) ve Hubble Uzay Teleskobu (1994’ten beri). Son yıllarda Keck Gözlemevi gözlemleri, Keck Gözlemevi’nin Alacakaranlık Gözlem Programı kapsamında alınan görüntüler ve Dış Gezegen Atmosferleri Mirası (OPAL) programı kapsamında alınan Hubble Uzay Teleskobu görüntüleri ile tamamlanmaktadır.

Güneş Döngüsü ve Neptün’ün Bulutları

Veriler, Neptün’ün bulut örtüsündeki değişiklikler ile güneş döngüsü arasındaki ilginç bir modeli ortaya çıkardı – Güneş’in manyetik alanının her 11 yılda bir ters dönerek güneş radyasyonu seviyelerinin dalgalanmasına neden olduğu dönem. Güneş daha yoğun ultraviyole (UV) ışık, özellikle de güçlü hidrojen Lyman-alfa emisyonu yaydığında, yaklaşık iki yıl sonra Neptün’de daha fazla bulut belirir. 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.”

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)

Güneş döngüsü ile Neptün’ün bulutlu hava modeli arasındaki bağlantı, 29 yıllık Neptün gözlemleri boyunca kaydedilen 2,5 döngü bulut faaliyetinden türetilmiştir. Bu süre zarfında, gezegenin yansıtıcılığı 2002’de arttı (maksimum parlaklık), ardından 2007’de azaldı (minimum parlaklık), 2015’te tekrar parlak hale geldi ve ardından 2020’de şimdiye kadar gözlemlenen en düşük seviyeye, yani bulutların çoğunun gittiği zamana kadar karardı. . Neptün’ün parlaklığında Güneş’in neden olduğu değişiklik, gezegendeki bulutların gelişi ve gidişiyle nispeten senkronize olarak yükselip alçalıyor gibi görünüyor.

Bununla birlikte, diğer faktörlerin karmaşıklığı göz önüne alındığında, bu korelasyonu ortaya çıkarmak için 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.

Neptün’ün Kaotik Atmosferi

Bu keşif, güneş sistemimizin herhangi bir yerinde kaydedilen en yüksek rüzgar hızları olan süpersonik rüzgarların etrafında savurduğu metan bulutlarını içeren mavi renkli dünyanın çılgınca aktif ve kaotik atmosferine dair heyecan verici gözlemlere katkıda bulunuyor. En eski ve en çarpıcı görüntülerden biri, NASA’nın Voyager 2 uzay aracı tarafından 1989’da Neptün’ün yanından geçerken çekilmiş ve “Büyük Karanlık Nokta” adlı devasa bir fırtına sistemini ortaya çıkarmıştır. Özellikle o zamandan beri başka fırtınalar ve karanlık noktalar tespit edildi. 2017’de büyük bir ekvator fırtınası Ve 2018’de kuzey enlemlerinde büyük bir karanlık nokta.

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. “Teknolojideki gelişmeler ve Alacakaranlık Gözlem Programımız, buz devinin iklimi ile güneş döngüsü arasındaki ilişkiyi anlamanın anahtarı olan Neptün’ün atmosferik modellerini sınırlandırmamızı sağladı.”

Devam Eden Araştırmalar ve Gelecekteki Araştırmalar

Araştırma ekibi, Neptune’ün bulut etkinliğini izlemeye devam ediyor. Haziran 2023’te çekilen son görüntüler, NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu (JWST) yakın ve orta kızılötesi görüntüler yakaladı.

De Pater, “En son görüntülerde, özellikle kuzey enlemlerinde ve yüksek rakımlarda, son ~2 yılda solar UV akışında gözlenen artıştan beklendiği gibi, daha fazla bulut gördük” dedi.

JWST ve Keck Gözlemevi’nden gelen birleştirilmiş veriler, Neptün’ün dinamik görünümüne yol açan fizik ve kimyaya ilişkin daha fazla araştırma yapılmasını sağlayacak ve bu da astronomların yalnızca Neptün’ü değil, ötegezegenleri de anlamalarını derinleştirmeye yardımcı olabilir.

Bu keşif hakkında daha fazla bilgi için, bkz. Neptün’ün Kaybolan Bulut Gizemi: Astronomlar Güneş Bağlantısını Keşfetti.

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