Webb Uzay Teleskobu Jüpiter’in Atmosferindeki Yeni Özelliği Ortaya Çıkardı – “Bizi Tamamen Şaşırttı”

Jüpiter’in ekvatoruna yakın dar jet akıntısında rüzgarlar saatte 320 mil hızla yol alıyor.

Jüpiter Güneş sistemimizdeki en göze çarpan atmosferik özelliklerden bazılarına sahiptir. Gezegenin Dünya’yı saracak kadar büyük olan Büyük Kırmızı Noktası, neredeyse evimiz dediğimiz gezegendeki çeşitli nehirler ve dağlardan bazıları kadar iyi biliniyor.

Ancak, Dünya gibi Jüpiter de sürekli değişiyor ve gezegen hakkında henüz öğrenmediğimiz çok şey var. NASA‘S James Webb Uzay Teleskobu bu gizemlerden bazılarının kilidini açıyor, Jüpiter’in daha önce hiç görmediğimiz yeni özelliklerini açığa çıkarıyor; buna gezegenin ekvatoru üzerinde hızla ilerleyen yüksek hızlı bir jet de dahil. Jet akışı görsel olarak Jüpiter’in bazı diğer özellikleri kadar belirgin veya çarpıcı olmasa da, araştırmacılara gezegenin atmosferinin katmanlarının birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğine ve Webb’in gelecekte bu araştırmalara nasıl yardımcı olacağına dair inanılmaz bir fikir veriyor.

NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun NIRCam’ini (Yakın Kızılötesi Kamera) kullanan araştırmacılar, Jüpiter’in ekvatorunun üzerinde, ana bulut katmanlarının üzerinde oturan yüksek hızlı bir jet akımı keşfettiler. Araştırmacılar, Jüpiter’in bulut tepelerinin yaklaşık 12-21 mil (20-35 kilometre) üzerindeki yükseklikler arasında gözlem yapan 2,12 mikron dalga boyunda, birkaç rüzgar makası veya rüzgar hızının yükseklik veya mesafeye göre değiştiği alanlar tespit etti. jeti takip et. Bu görüntü, Jüpiter’in ekvator bölgesi çevresindeki, gezegenin bir dönüşü arasında (10 saat) jet akımının hareketinden çok açık bir şekilde etkilenen bazı özellikleri vurgulamaktadır. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Paris Gözlemevi), Leigh Fletcher (Leicester Üniversitesi), Michael H. Wong (UC Berkeley), Joseph DePasquale (STScI)

Webb Uzay Teleskobu Jüpiter’in Atmosferinde Yeni Bir Özellik Keşfetti

NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu, Jüpiter’in atmosferinde daha önce görülmemiş yeni bir özellik keşfetti. 3.000 milden (4.800 kilometre) genişliğe yayılan yüksek hızlı jet akımı, Jüpiter’in ekvatorunun üzerinde, ana bulut güvertelerinin üzerinde oturuyor. Bu jetin keşfi, Jüpiter’in ünlü çalkantılı atmosferinin katmanlarının birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğine ve Webb’in bu özellikleri nasıl benzersiz bir şekilde takip edebildiğine dair içgörü sağlıyor.

Bulguları açıklayan makalenin baş yazarı, İspanya’nın Bilbao kentindeki Bask Ülkesi Üniversitesi’nden Ricardo Hueso, “Bu bizi tamamen şaşırtan bir şey” dedi. “Jüpiter’in atmosferinde her zaman bulanık puslar olarak gördüğümüz şeyler, artık gezegenin hızlı dönüşünü takip edebildiğimiz net özellikler olarak ortaya çıkıyor.”

Webb’in Benzersiz Görüntüleme Yetenekleri

Araştırma ekibi, Temmuz 2022’de Webb’in NIRCam’inden (Yakın Kızılötesi Kamera) alınan verileri analiz etti. Erken Yayın Bilim programı – Imke de Pater’in ortaklaşa yürüttüğü Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley ve Paris Gözlemevi’nden Thierry Fouchet – Jüpiter’in görüntülerini 10 saat arayla veya bir Jüpiter gününde dört farklı filtreyle çekmek üzere tasarlandı; her biri Jüpiter’in atmosferinin farklı yüksekliklerindeki küçük özelliklerdeki değişiklikleri benzersiz bir şekilde tespit edebiliyor.

Jüpiter’in katmanlı bir atmosferi var ve bu çizim, Webb’in atmosferin daha yüksek katmanlarından bilgi toplama konusunda nasıl benzersiz bir yeteneğe sahip olduğunu gösteriyor. Bilim adamları, yüksek hızlı jeti izole etmek amacıyla Jüpiter’in atmosferinin farklı katmanlarındaki rüzgar hızlarını belirlemek için Webb’i kullanabildiler. Jüpiter’in gözlemleri, burada belirtilen üç farklı filtreyle 10 saat arayla veya bir Jüpiter gününde alınmıştır; her biri, Jüpiter’in atmosferinin farklı yüksekliklerindeki küçük özelliklerdeki değişiklikleri benzersiz bir şekilde tespit edebilmektedir. Katkı Sağlayanlar: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Paris Gözlemevi), Leigh Fletcher (Leicester Üniversitesi), Michael H. Wong (UC Berkeley), Andi James (STScI)

“Çeşitli yer tabanlı teleskoplar, NASA’nın Juno ve Cassinive NASA’nın Hubble uzay teleskobu Jovian sisteminin değişen hava düzenlerini gözlemleyen Webb, halihazırda Jüpiter’in halkaları, uyduları ve atmosferi hakkında yeni bulgular sağladı” dedi de Pater.

Kontrastlı Atmosfer Katmanları

Jüpiter birçok yönden Dünya’dan farklı olsa da (Jüpiter bir gaz devidir, Dünya kayalık, ılıman bir dünyadır), her iki gezegenin de katmanlı atmosferleri vardır. Bu diğer görevler tarafından gözlemlenen kızılötesi, görünür, radyo ve morötesi ışık dalga boyları, gezegenin atmosferinin daha alt, daha derin katmanlarını tespit eder. devasa fırtınalar ve amonyak buz bulutları bulunur.

Öte yandan, Webb’in yakın kızılötesine öncekinden daha uzak bakışı, Jüpiter’in bulut tepelerinin yaklaşık 15-30 mil (25-50 kilometre) yukarısındaki atmosferin daha yüksek irtifa katmanlarına duyarlıdır. Yakın kızılötesi görüntülemede, yüksek irtifadaki puslar tipik olarak bulanık görünür ve ekvatoral bölge üzerinde parlaklık artar. Webb ile parlak, puslu bant içinde daha ince ayrıntılar çözümlenir.

Şimşekleri, konvektif kuleleri (gök gürültüsü), derin su bulutlarını ve Jüpiter’in atmosferindeki açıklıkları gösteren bu çizim, Juno uzay aracı, Hubble Uzay Teleskobu ve Gemini Gözlemevi tarafından toplanan verilere dayanmaktadır. Juno, yıldırım deşarjlarının ürettiği radyo sinyallerini tespit eder. Radyo dalgaları Jüpiter’in tüm bulut katmanlarından geçebildiği için Juno, gezegenin gündüz tarafındaki yıldırımların yanı sıra derin bulutlardaki yıldırımları da tespit edebiliyor. Hubble, Jüpiter’in atmosferindeki bulutlardan yansıyan güneş ışığını tespit ediyor. Farklı dalga boyları bulutların farklı derinliklerine nüfuz ederek araştırmacılara bulut tepelerinin göreceli yüksekliğini belirleme olanağı verir. Gemini, bulutların altındaki daha sıcak atmosferik katmanlardan gelen termal kızılötesi ışığı engelleyen soğuk bulutların kalınlığını haritalıyor. Kızılötesi haritalarda kalın bulutlar karanlık görünürken açıklıklar parlak görünür. Gözlemlerin birleşimi, bulut yapısını üç boyutlu olarak haritalamak ve atmosferik dolaşımın ayrıntılarını çıkarmak için kullanılabilir. Nemli havanın yükseldiği yerde kalın, yükselen bulutlar oluşur (yukarı doğru yükselme ve aktif konveksiyon). Daha kuru havanın battığı yerde açıklıklar oluşur (aşağı doğru). Gösterilen bulutlar, Dünya’nın nispeten sığ atmosferindeki benzer konvektif kulelerden beş kat daha yükseğe çıkıyor. Gösterilen bölge, Amerika Birleşik Devletleri kıtasının üçte birinden daha büyük bir yatay alanı kapsıyor. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, MH Wong (UC Berkeley) ve A. James ve MW Carruthers (STScI)

Yeni Jet Stream’in Özellikleri

Yeni keşfedilen jet akımı, saatte yaklaşık 320 mil (saatte 515 kilometre) hızla hareket ediyor; bu, bir rüzgarın sürekli rüzgarlarının iki katıdır. Kategori 5 kasırga Burada yeryüzünde. Jüpiter’in alt stratosferinde, bulutların yaklaşık 25 mil (40 kilometre) yukarısında yer alır (yukarıdaki grafiğe bakınız).

Ekip, Webb’in yüksek irtifalarda gözlemlediği rüzgarları Hubble’ın daha derin katmanlarında gözlemlediği rüzgarlarla karşılaştırarak rüzgarların rakımla ne kadar hızlı değiştiğini ölçebildi ve rüzgar kesmeleri oluşturdu.

Webb’in mükemmel çözünürlüğü ve dalga boyu kapsamı, jeti takip etmek için kullanılan küçük bulut özelliklerinin tespit edilmesine olanak sağlarken, Webb gözlemlerinden bir gün sonra Hubble’dan alınan tamamlayıcı gözlemler, Jüpiter’in ekvatoral atmosferinin temel durumunu belirlemek ve jetin gelişimini gözlemlemek için de çok önemliydi. Jüpiter’in ekvatorundaki konvektif fırtınalar jetle bağlantılı değil.

Ekip üyesi Michael Wong, “Webb ve Hubble’ın farklı dalga boylarının fırtına bulutlarının üç boyutlu yapısını ortaya çıkaracağını biliyorduk, ancak aynı zamanda fırtınaların ne kadar hızlı geliştiğini görmek için verilerin zamanlamasını da kullanabildik” diye ekledi. İlgili Hubble gözlemlerine liderlik eden Kaliforniya, Berkeley.

Gelecekteki Gözlemler ve Çıkarımlar

Araştırmacılar, jetin hızının ve yüksekliğinin zaman içinde değişip değişmediğini belirlemek için Jüpiter’in Webb ile ek gözlemlerini sabırsızlıkla bekliyorlar.

Birleşik Krallık’taki Leicester Üniversitesi’nden ekip üyesi Leigh Fletcher, “Jüpiter’in ekvatoral stratosferinde, bulutlardaki rüzgarlardan ve bu dalga boylarında ölçülen puslardan çok daha yüksekte, karmaşık ama tekrarlanabilir bir rüzgar ve sıcaklık modeli var” diye açıkladı. “Bu yeni jetin gücü bu salınımlı stratosferik yapıya bağlıysa, jetin önümüzdeki 2 ila 4 yıl içinde önemli ölçüde değişmesini bekleyebiliriz; gelecek yıllarda bu teoriyi test etmek gerçekten heyecan verici olacak.”

“Yıllarca Jüpiter’in bulutlarını ve rüzgarlarını çok sayıda gözlemevinden takip ettikten sonra, Jüpiter hakkında hâlâ öğrenecek daha çok şeyimiz olması ve bu jet gibi özelliklerin, 2022’de bu yeni NIRCam görüntüleri çekilene kadar görünümden gizli kalabilmesi benim için şaşırtıcı.” Fletcher.

Araştırmacıların sonuçları yakın zamanda yayınlandı. Doğa Astronomi.

Referans: Ricardo Hueso, Agustín Sánchez-Lavega, Thierry Fouchet, Imke de Pater, Arrate Antuñano, Leigh N. Fletcher, Michael H. Wong, Pablo Rodríguez-Ovalle, “JWST tarafından JWST tarafından gözlemlenen Jüpiter’in alt stratosferinde yoğun, dar bir ekvator jeti”, Lawrence A. Sromovsky, Patrick M. Fry, Glenn S. Orton, Sandrine Guerlet, Patrick GJ Irwin, Emmanuel Lellouch, Jake Harkett, Katherine de Kleer, Henrik Melin, Vincent Hue, Amy A. Simon, Statia Luszcz-Cook ve Kunio M .Sayanagi, 19 Ekim 2023, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-02099-2

James Webb Uzay Teleskobu dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevidir. Webb, güneş sistemimizdeki gizemleri çözüyor, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyalara bakıyor ve evrenimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini ve onun içindeki yerimizi araştırıyor. Webb, NASA’nın ortakları ESA ile birlikte yürüttüğü uluslararası bir programdır (Avrupa Uzay Ajansı) ve Kanada Uzay Ajansı.