Merkür’deki koro dalgası oluşumunun görüntüsü. Katkıda bulunanlar: Merkür’ün görüntüsü: NASA/Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı/Washington Carnegie Enstitüsü
Merkür’ün Mio uzay aracı tarafından keşfi manyetosferinde lokalize koro dalgalarını ortaya çıkardı. Uluslararası araştırmalar bu dalgaları anlamak için gelişmiş teorilerden ve simülasyonlardan yararlanarak manyetosferin gezegenleri kozmik radyasyondan korumadaki hayati rolünü vurguladı.
Merkür, güneş sistemi gezegenleri arasında Güneş’e en yakın gezegen olduğundan, yüksek hızlı (birkaç yüz km/s) rüzgar akışı olan güneş rüzgârından güçlü bir şekilde etkilenir. plazma Güneş’ten esiyor.
Merkür araştırmaları ilk olarak 1974 ve 1975 yıllarında Mariner 10 uzay aracı tarafından gerçekleştirildi ve Merkür’ün Dünya’ya benzer bir manyetik alana ve dolayısıyla bir manyetosfere sahip olduğu ortaya çıktı.
2000’li yıllarda MESSENGER uzay aracı Merkür’ün manyetik alanı ve manyetosferinin ayrıntılı bir resmini sunmuş ve Merkür’ün manyetik alan merkezinin gezegenin merkezinden yaklaşık 0,2 RM kadar kuzeye doğru kaydığını ortaya çıkarmıştır (RM, Merkür’ün 2.439,7 km’lik yarıçapıdır).
Merkür’ün üçüncü keşfi şu anda BepiColombo Uluslararası Merkür Araştırma Projesi tarafından yapılıyor.[1] Mio uzay aracı (Proje Bilimcisi, Dr. Murakami) ve Mercury Planetary Orbiter (MPO) sayesinde. Özellikle Mariner 10 ve MESSENGER’den farklı olarak Mio uzay aracı, Merkür çevresindeki elektromanyetik ortamı ilk kez araştırmak için özel olarak tasarlanmış tam bir plazma dalgası cihazı (PWI, Baş Araştırmacı Prof. Kasaba) paketiyle donatılmıştır. Elektromanyetik dalgalar plazma parçacıklarını (elektronlar, protonlar, daha ağır iyonlar) etkili bir şekilde hızlandırabilir; bu nedenle Merkür’ün manyetosferik dinamiklerinde önemli bir rol oynarlar.
Mevcut Çalışmanın Sonuçları
Mevcut çalışma, CNES (Fransız Uzay Ajansı) ve Uzay ve Uzay Enstitüsü’nün desteğiyle Kanazawa Üniversitesi, Tohoku Üniversitesi, Kyoto Üniversitesi, MagneDesign Corporation, Laboratoire de Physique des Plasmas, Fransa’dan bilim adamlarından oluşan uluslararası bir ortak araştırma ekibi tarafından gerçekleştirildi. Uzay Bilimi, Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı (JAXA).
20 Ekim 2018’de fırlatılan Mio uzay aracı şu anda Merkür’e doğru yol alıyor ve Aralık 2025’te gezegenin etrafındaki yörüngeye son yerleştirilmesi planlanıyor. Her ne kadar Mio’yu Merkür’ün yörüngesine sokmak, güçlü yerçekimi nedeniyle teknik olarak son derece zor olsa da. Güneş, Merkür ile karşılaştırıldığında, birkaç uçuştan sonra 2025 yılında Merkür’ün yörüngesine girmesi planlanıyor.[2] Dünya’nın, Venüsve yerçekimi desteği manevraları için Merkür.
1 Ekim 2021 ve 23 Haziran 2022 tarihlerinde gerçekleşen Merkür yakın geçişleri sırasında Mio uzay aracı gezegene yaklaşık 200 km yükseklikte yaklaştı. Uzay aracının Merkür’e yolculuğu sırasındaki istiflenmiş konfigürasyonu, uzay aracının kendisinden gelen parazit gürültüsü nedeniyle elektromanyetik dalgaları ölçmek için ideal değildir. Ancak Mio uzay aracı, elektromanyetik gürültü seviyesini mümkün olduğu kadar azaltmak için geliştirildi ve böylece EMC testleri aracılığıyla elektromanyetik açıdan temiz bir uzay aracı olduğu onaylandı.[3]
Merkür’ün kavurucu ortamıyla başa çıkabilen alternatif akım manyetik alan sensörleri, Japonya ve Fransa tarafından ortaklaşa geliştirildi ve uzay aracının gürültüsünden etkilenmeden Merkür çevresinde ilk elektromanyetik dalga gözlemlerinin yapılmasına olanak sağladı. Bu, Dünya’nın manyetosferinde sıklıkla tespit edilen koro dalgalarının yerel oluşumunu ortaya çıkardı.
Artık doğrulanan Merkür manyetosferinde koro dalgalarının varlığı, Mio uzay aracının plazma dalga cihazının (PWI) tasarlandığı 2000’li yıllardan beri tahmin ediliyordu (frekans aralığı, yoğunluk vb.). Aralarında Kanazawa Üniversitesi’nden Dr. Ozaki’nin de bulunduğu uluslararası ortak araştırma ekibini en çok şaşırtan şey, iki geçiş sırasında Merkür’ün manyetosferinin şafak sektöründe yalnızca son derece sınırlı bir bölgede tespit edilen koro dalgalarının “uzaysal konumu”ydu. Bu, yalnızca Merkür’ün manyetosferinin şafak sektöründe koro dalgaları üretme eğiliminde olan fiziksel bir mekanizmanın olduğu anlamına gelir.
Şafak sektöründe koro dalgalarının oluşumunun nedenini araştırmak amacıyla, uluslararası ortak araştırma ekibi, Kyoto Üniversitesi’nden Prof. Omura tarafından oluşturulan koro dalgalarının doğrusal olmayan büyüme teorisini kullanarak, şafak bölgesindeki manyetik alanın eğriliğinin etkisini değerlendirdi. Güneş rüzgarı tarafından güçlü bir şekilde bozulan Merkür. Gece sektöründeki manyetik alan çizgileri güneş rüzgarı basıncından dolayı gerilirken, şafak sektöründeki manyetik alan çizgileri daha az etkilenerek daha küçük bir eğriliğe neden olur.
Manyetik alan çizgilerinin özelliklerine ve doğrusal olmayan büyüme teorisine dayanarak, şafak sektöründe enerjinin manyetik alan çizgileri boyunca elektronlardan elektromanyetik dalgalara verimli bir şekilde aktarıldığı ve koro dalgası oluşumunu destekleyen koşullar yarattığı ortaya çıktı. Etki aynı zamanda yüksek performanslı bir bilgisayar kullanılarak Merkür ortamının sayısal simülasyonuyla da doğrulandı.
Bu çalışmada ekip, “uzay aracı gözlemi”, “teori” ve “uzay aracı gözlemi” arasındaki güçlü sinerji sayesinde, güneş rüzgarından güçlü bir şekilde etkilenen gezegensel manyetik alan çizgilerinin koro dalgası oluşumunun lokasyonu üzerindeki önemini ortaya koydu. simülasyon.”
Gelecek görünüşü
Merkür’ün yanından geçiş gözlemlerinde ekip, Merkür’ün yörüngesinde bulunması planlanan Mio uzay aracı sondasını kullanarak kapsamlı elektromanyetik ortam araştırmasına hazırlandı. Planlama sırasında tespit edilmesi beklenen koro dalgaları oldukça yerel bir şekilde, yani beklenmeyen bir şekilde Merkür’ün şafak sektöründe gözlemleniyor ve sonuçlar Merkür’ün manyetosferinde çeşitli dalgalanmalar gösteriyor.
Veriler, Merkür’de koro dalgaları üretebilen enerjik elektronların varlığını, koro dalgaları tarafından verimli bir şekilde hızlandırılan aktif elektronlar üretme olasılığını ve Merkür’ün manyetosferinden Merkür’ün yüzeyine zorla çöken elektronlar tarafından X-ışını auroralarının oluşturulduğunu göstermektedir. koro dalgaları. Bu gözlemlerin Merkür’ün çevresinin bilimsel olarak anlaşılması üzerinde geniş bir etkisi olacak.
Mio uzay aracı Merkür’ün kapsamlı bir keşfini gerçekleştirmek üzere yola çıkıyor. Yakın uçuş gözlemlerine dayanarak, koro dalgalarının yerel (yani şafak sektörü) oluşumundan manyetik alan bozulmasının sorumlu olduğunu bulduk. Elektromanyetik ortamın Merkür’ün yörüngesindeki Mio uzay aracı tarafından kapsamlı bir şekilde araştırılması, yalnızca Merkür’ün manyetosferinin tamamının plazma ortamının anlaşılmasına değil, aynı zamanda genel olarak manyetosferik dinamiklerin derinlemesine anlaşılmasına da katkıda bulunacaktır.
Manyetosfer, güneş sisteminin gezegenlerindeki yaşamı tehdit eden kozmik radyasyonları önleyen bir bariyer görevi görür. Merkür ve Dünya’dan alınan verilerin karşılaştırılması, ana gezegenimizin bu önemli doğal korumasına ilişkin anlayışımızı güçlendirecektir.
Sözlük
- BepiColombo Uluslararası Merkür Araştırma Projesi: Japonya-Avrupa işbirliğiyle iki uzay aracı sondası (Mio ve MPO) kullanılarak Merkür için kapsamlı bir keşif projesi. Özellikle Japonya, elektromanyetik dalga gözlem aletleri vb. ile donatılmış Merkür manyetosfer sondası Mio’dan sorumludur.
- Uçuş: Bir gezegenin yakınından geçen bir uzay aracı sondasıyla. Uzay aracı sondasının yörüngesi, gezegenin yerçekimi kullanılarak istenilen şekilde değiştirilecektir.
- EMC (elektromanyetik uyumluluk) testi: Gereksiz elektromanyetik gürültü yayılıp yayılmadığını ve ekipmanın istenmeyen elektromanyetik gürültü alsa dahi arıza yapmayacak şekilde tasarlanıp üretilip üretilmediğini kontrol etmek için yapılan değerlendirme testi.
Gereksiz elektromanyetik gürültü yayılıp yayılmadığını ve ekipmanın istenmeyen elektromanyetik gürültü alsa dahi arıza yapmayacak şekilde tasarlanıp üretilip üretilmediğini kontrol etmek için yapılan değerlendirme testi.
Referans: Mitsunori Ozaki, Satoshi Yagitani, Yasumasa Kasaba, Yoshiya Kasahara, Shoya Matsuda, Yoshiharu Omura, Mitsuru Hikishima, Fouad Sahraoui, Laurent Mirioni, Gérard Chanteur, Satoshi Kurita, “BepiColombo/Mio tarafından gözlemlenen Merkür’ün manyetosferindeki Whistler modu dalgaları” Satoru Nakazawa ve Go Murakami, 14 Eylül 2023, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-02055-0