Kuzey kızılötesi auroranın 2006’da nasıl görüneceğinin sanatsal bir temsili (kırmızıyla işaretlenmiştir). Daha koyu kırmızı yerler, onaylanmış aurora konumlarını gösterirken, daha soluk kırmızı, olası aurora konumlarını işaretlemek için kullanılır. Ağustos 2005’te Hubble Uzay Teleskobu (görünür spektrumda) tarafından gözlemlenen Uranüs’ün arka plan görüntüsü için NASA, ESA ve M. Showalter’a (SETI Enstitüsü) teşekkür ederiz. Kredi: NASA, ESA ve M. Showalter (SETI Enstitüsü) ) Ağustos 2005’te Hubble Uzay Teleskobu tarafından (görünür spektrumda) gözlemlenen Uranüs’ün arka plan görüntüsü için.
Leicester Üniversitesi gökbilimcileri, kızılötesi (IR) bir auroranın varlığını doğruladılar Uranüs.
Uranüs’ün soğuk dış gezegeninde kızılötesi bir auroranın varlığı ilk kez Leicester Üniversitesi gökbilimcileri tarafından doğrulandı.
Bu keşif, güneş sistemimizdeki gezegenlerin manyetik alanlarının ardındaki gizemlere ve hatta uzak dünyaların yaşamı destekleyip desteklemediğine ışık tutabilir.
Bilim ve Teknoloji Tesisleri Konseyi (STFC) tarafından desteklenen bilim adamlarından oluşan ekip, araştırmaların başladığı 1992 yılından bu yana Uranüs’teki kızılötesi (IR) auroranın ilk ölçümlerini elde etti. 1986’da şimdiye kadar IR aurora’nın doğrulanması gözlemlenmemişti. Bilim adamlarının vardığı sonuçlar 23 Ekim’de dergide yayınlandı. Doğa Astronomi.
Belirli dalga boyu konumlarında bulunan değerli H3+ emisyon çizgilerinin (Q çizgileri olarak bilinir) açıklamalı konumlarıyla birlikte ortalama emisyon spektrumu 3,4 ila 4,0μm arasındadır; her çizginin parlaklığı, bir gezegenin atmosferindeki H3+ parçacıklarının hem sıcaklığı hem de yoğunluğu tarafından belirlenir. Kredi bilgileri: Leicester Üniversitesi
Manyetik Yanlış Hizalama ve Aurora
Buz devleri Uranüs ve Neptün Manyetik alanları döndükleri eksenlerle yanlış hizalandığından güneş sistemimizdeki sıra dışı gezegenlerdir. Bilim insanları henüz buna bir açıklama bulamamış olsa da ipuçları Uranüs’ün aurorasında yatıyor olabilir.
Auroralara, aşağıya doğru yönlendirilen ve gezegenin manyetik alan çizgileri aracılığıyla gezegenin atmosferiyle çarpışan yüksek enerjili yüklü parçacıklar neden olur. Bu sürecin Dünya’daki en ünlü sonuçları Kuzey ve Güney Işıkları’nın gösterileridir. Atmosferinin ağırlıklı olarak hidrojen ve helyum karışımı olduğu Uranüs gibi gezegenlerde, bu aurora görünür spektrumun dışında ve kızılötesi (IR) gibi dalga boylarında ışık yayacaktır.
Teleskop görüntüleyicinin Uranüs’e odaklandığı, Titania, Miranda, Umbriel ve Oberon uydularının görülebildiği yoğunlaştırılmış filmi (5 Eylül 2006). Filmde tüm nesnelerin çift pozlaması var; bu, gökyüzüne baktığımızda Dünya atmosferinin etkisini en aza indirmek için görüntülerin çıkarılmasının bir etkisi. Bu filmde ayrıca olası galaksileri ve yıldızları da görüyoruz! Kredi bilgileri: Leicester Üniversitesi
Yöntemler ve Bulgular
Ekip, Keck II teleskopunu kullanarak gezegenden yayılan ışığın belirli dalga boylarını analiz ederek elde edilen kızılötesi kutup ışığı ölçümlerini kullandı. Bundan, bu gezegenlerden gelen ışığı (emisyon çizgileri olarak bilinir) barkoda benzer şekilde analiz edebilirler. Kızılötesi spektrumda H olarak bilinen yüklü bir parçacık tarafından yayılan çizgiler3+ Parçacığın ne kadar sıcak veya soğuk olduğuna ve atmosferin bu katmanının ne kadar yoğun olduğuna bağlı olarak parlaklık değişecektir. Dolayısıyla çizgiler gezegenin termometresi gibi hareket ediyor.
Gözlemleri H’de belirgin artışlar olduğunu ortaya çıkardı3+ Kızılötesi bir auroranın varlığının neden olduğu iyonizasyonla tutarlı olarak, sıcaklıkta çok az değişiklikle birlikte Uranüs’ün atmosferindeki yoğunluk. Bu sadece kendi güneş sistemimizin dış gezegenlerinin manyetik alanlarını daha iyi anlamamıza yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda yaşamı desteklemeye uygun diğer gezegenleri belirlememize de yardımcı olabilir.
Uranüs’ün üst atmosferinden 6 saatlik bir süre boyunca ölçülen kızılötesi parlaklık, siyah kenarlıkla vurgulanan ve karma veya nokta olmayan alanlar, artan emisyonun (aurora) yerleridir. Karma işaretli alanlar olası aurora anlamına gelir, ancak sinyal onaylanamayacak kadar zayıftır ve noktalı alanlar bu noktalarda aurora olmadığı anlamına gelir. Kredi bilgileri: Leicester Üniversitesi
Çıkarımlar ve Gelecek Çalışmalar
Leicester Üniversitesi Fizik ve Astronomi Okulu’nda doktora öğrencisi olan baş yazar Emma Thomas şunları söyledi: “Uranüs dahil tüm gaz devi gezegenlerin sıcaklığı yüzlerce Kelvin derecedir/santigrat Yukarıda hangi modeller sadece güneş tarafından ısıtılıp ısınmadığını öngörüyor ve bizi bu gezegenlerin nasıl beklenenden daha sıcak olduğuna dair büyük soruyla karşı karşıya bırakıyor? Bir teori, bunun nedeninin enerjik aurora olduğunu, bunun da ısıyı auroradan manyetik ekvatora doğru üretip ittiğini öne sürüyor.
Uranüs’ün üst atmosferinden ölçülen kızılötesi parlaklık, gezegenin dönüşü sırasında ortaya çıkan (çoğu aurorada gördüğümüz oval şekli oluşturan) manyetik alan çizgilerinin halkalarıyla birleştirilmiştir. Bu halkalara kabuk adı veriliyor ve biz, auroral sinyalin çoğunluğunun (1986’da görüldüğü gibi) kesikli ve noktalı çizgiler arasında oluşmasını bekliyoruz, sonuçlarımızın bir kısmı da öyle. Kredi bilgileri: Leicester Üniversitesi
“Şu ana kadar keşfedilen ötegezegenlerin çoğunluğu Neptün alt kategorisine giriyor ve dolayısıyla fiziksel olarak boyut olarak Neptün ve Uranüs’e benziyor. Bu aynı zamanda benzer manyetik ve atmosferik özellikler anlamına da gelebilir. Uranüs’ün hem gezegenin manyetik alanına hem de atmosferine doğrudan bağlanan aurorasını analiz ederek bu dünyaların atmosferleri ve manyetik alanları ve dolayısıyla yaşama uygunlukları hakkında tahminlerde bulunabiliyoruz.
“Bu makale, sonunda kızılötesi aurorayı ortaya çıkaran ve gezegende yeni bir aurora araştırmaları çağını başlatan, Uranüs’teki 30 yıllık aurora çalışmasının doruk noktasıdır. Sonuçlarımız, buz devi auroralara ilişkin bilgimizi genişletmeye ve güneş sistemimizdeki, dış gezegenlerdeki ve hatta kendi gezegenimizdeki gezegensel manyetik alanlara ilişkin anlayışımızı güçlendirmeye devam edecek.”
Sonuçlar aynı zamanda bilim insanlarına, jeomanyetik tersinme olarak bilinen, kuzey ve güney kutbunun yarım küre konumlarını değiştirdiği Dünya üzerindeki nadir bir olay hakkında da fikir verebilir.
Emma şunları ekliyor: “Bu olayla ilgili çok fazla çalışmamız yok ve dolayısıyla bunun uydular, iletişim ve navigasyon gibi Dünya’nın manyetik alanına dayanan sistemler üzerinde ne gibi etkileri olacağını bilmiyoruz. Ancak bu süreç, dönme ve manyetik eksenlerin benzersiz yanlış hizalanması nedeniyle Uranüs’te her gün meydana gelir. Uranüs’ün aurorasına ilişkin devam eden çalışmalar, Dünya’nın gelecekte kutup değişimi göstermesi durumunda neler bekleyebileceğimize ve bunun manyetik alanı açısından ne anlama geleceğine dair veriler sağlayacak.”
Referans: Emma M. Thomas, Henrik Melin, Tom S. Stallard, Mohammad N. Chowdhury, Ruoyan Wang, Katie Knowles ve Steve Miller tarafından yazılan “Uranüs’teki kızılötesi auroranın Keck-NIRSPEC ile tespiti”, 23 Ekim 2023, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-02096-5