Jüpiter’in Şubat 2022’de NASA’nın Juno uzay aracı tarafından çekilen görüntüsü. Karanlık nokta, Ganymede ayının gölgesidir. Renkli desenler farklı yüksekliklerdeki bulutlardan oluşuyor ve çoğunlukla amonyak buzu, amonyum hidrosülfit ve sudan oluşuyor. Katkıda bulunanlar: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, Görüntü işleme: Thomas Thomopoulos © CC BY
Güneş Sistemi’ndeki bir nesne üzerinde ilk kez, ışık yılı uzaklıktaki gezegenleri keşfetmeye yönelik bir araç kullanıldı. Jüpiterrüzgarları.
Kendimizi, başka bir yıldızın etrafında dönen gezegenleri keşfetmenin neredeyse sıradan hale geldiği bir zamanda buluyoruz; halihazırda 5.000’den fazlası kayıtlı. Bu listeye dahil edilen ilk uzak dünyalar esas olarak Jüpiter’e benzeyen ancak aynı zamanda birçok yönden oldukça farklı olan dev gezegenlerdi. Satürn.
Astrofizikçiler ötegezegenlerin atmosferleri hakkında veri toplamaya başladı bile, ancak Güneş Sistemindeki en büyük gezegenin atmosferine ilişkin temel sorular henüz cevaplanmayı bekliyor. Jüpiter’in bulutlarında ve hava katmanlarında neler olduğunu anlamak için onu zaman içinde, sürekli gözlemlerle incelemek gerekir. Şimdi, ilk kez, ışık yılı uzaklıktaki dış gezegenleri bulmak ve analiz etmek için geliştirilen bir cihaz, Güneş Sistemi’nde, Dünya’dan 43 ışık dakikası uzaklıktaki bir hedefe, Jüpiter gezegenine doğrultuldu.
ESPRESSO spektrograf kontrol konsolu, Şili’deki Paranal Gözlemevi’nde VLT teleskoplarından biriyle Jüpiter’in gözlemlenmesi sırasında. Kredi bilgileri: Pedro Machado.
ESPRESSO Spektrografını Kullanma
Lizbon Üniversitesi (Portekiz) (Ciências ULisboa) Bilimler Fakültesi Astrofizik ve Uzay Bilimleri Enstitüsü’nden (IA) araştırmacılar, ESPRESSO spektrografın yüklü olduğu VLT Avrupa Güney Gözlemevi’ndeki teleskop (ESO) Jüpiter’deki rüzgar hızlarını ölçmek için. Sonuçlar artık bilimsel dergide yayınlanıyor Evren.
Ekibin geliştirdiği yönteme Doppler hız ölçümü adı veriliyor ve Güneş’ten gelen görünür ışığın hedef gezegenin atmosferindeki bulutlar tarafından yansımasına dayanıyor. Yansıyan bu ışık, bulutların Dünya üzerindeki teleskopa göre hareket etme hızıyla orantılı olarak dalga boyu olarak bükülür. Bu, gözlemlenen noktadaki anlık rüzgar hızını verir.
IA ve Ciências ULisboa’dan araştırmacı Pedro Machado, Şili’deki Paranal Gözlemevi’nde VLT’nin (ESO) dört teleskopunun yanında. Kredi bilgileri: Pedro Machado
Şu anda ESPRESSO ile kullanılan yöntem, IA’nın Gezegen Sistemleri araştırma grubu tarafından diğer spektrograflarla birlikte atmosferin atmosferini incelemek için geliştirildi. Venüs. Araştırmacılar birkaç yıldır bu komşu gezegenin rüzgarlarını ölçüyor ve genel atmosferinin modellenmesine katkıda bulunuyorlar. Şimdi, bu yöntemin ESPRESSO gibi “sınıfının en iyisi” bir cihazla keşif amacıyla uygulanması, kozmik mahallemizin bilgisine yeni ufuklar açan bir başarıyla sonuçlandı. Bu çalışma, gazlı gezegenlerdeki en uzak atmosferlerin sistematik olarak izlenmesinin uygulanabilirliğini doğrulamaktadır.
Metodoloji ve Gözlemler
Temmuz 2019’da beş saat boyunca ekip, VLT teleskopunu hafif bulutların daha yüksek rakımda bulunduğu Jüpiter’in ekvator bölgesine ve bu gezegenin alçalan havaya karşılık gelen kuzey ve güney ekvator kuşaklarına yöneltti. atmosferin daha derin bir katmanında karanlık, daha sıcak bulutlardan oluşan şeritler oluşturur.
Jüpiter’in Mayıs 2019’da NASA’nın Juno sondası tarafından elde edilen ve gezegenin kuzey yarım küresinde fırtına bölgelerinin görülebildiği görüntüsü. Katkı Sağlayan: Kevin M. Gill (CC-BY) tarafından geliştirilmiş görüntü, NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS’nin izniyle sağlanan görüntülere dayanmaktadır.
IA ve Ciências ULisboa’dan Pedro Machado, “Jüpiter’in atmosferi, Dünya’dan görülebilen bulutlar seviyesinde, amonyak, amonyum hidrosülfit ve su içeriyor; bunlar belirgin kırmızı ve beyaz bantlar oluşturuyor” diyor. 0,6 ile 0,9 bar arasındaki basınç bölgesi amonyaklı buzdan yapılmıştır. Su bulutları en yoğun, en alt katmanı oluşturur ve atmosferin dinamikleri üzerinde en güçlü etkiye sahiptir” diye ekliyor araştırmacı.
Araştırmadaki Zorluklar ve Yenilikler
Ekip, ESPRESSO ile Jüpiter’deki rüzgarları 60 ila 428 km/saat arasında, 36 km/saatten daha az bir belirsizlikle ölçebildi. Yüksek çözünürlüklü bir aletle gaz halindeki bir gezegene uygulanan bu gözlemlerin bazı zorlukları var: “Zorluklardan biri, Jüpiter’in diski üzerinde ‘gezinme’ye, yani gezegenin diskinde tam olarak hangi noktaya işaret ettiğimizi bilmeye odaklanıyordu. Pedro Machado bunu “VLT teleskopunun muazzam çözünürlüğüne borçluyuz” diye açıklıyor.
“Araştırmanın kendisindeki zorluk, rüzgarları belirli bir değerle belirlememizden kaynaklanıyordu. kesinlik Jüpiter’in dönüşü ekvatorda saniyede on kilometre civarındayken saniyede birkaç metredir ve işleri daha da karmaşık hale getirmek için, katı bir cisim değil, gaz halinde bir gezegen olduğundan, enlemine bağlı olarak farklı hızlarda döner. gözlemlediğimiz nokta,” diye ekliyor araştırmacı.
ESPRESSO spektrografından VLT görüntülerinin ve verilerinin alındığı Şili’deki Paranal Gözlemevi’ndeki oda. En az yüz bin kat daha uzaktaki gezegenleri gözlemlemek için tasarlanan bu spektrograf ile Güneş Sistemi’ndeki bir nesnenin (Jüpiter) benzeri görülmemiş bir şekilde gözlemlenmesi, orada bulunan diğer astrofizikçilerin ve teknisyenlerin ilgisini çekti. Kredi bilgileri: Ruben Gonçalves
Ekip, Jüpiter’deki rüzgarları ölçmede Dünya’daki teleskoplardan alınan Doppler hız ölçümünün etkinliğini doğrulamak amacıyla, sonuçları karşılaştırmak amacıyla geçmişte elde edilen ölçümleri de topladı. Mevcut verilerin çoğu uzaydaki cihazlar tarafından toplanmış ve yakın zamanlarda çekilen görüntülerdeki bulut desenlerini takip ederek ortalama rüzgar hızı değerlerinin elde edilmesini içeren farklı bir yöntem kullanılmıştır.
Bu geçmiş ile şu anda yayınlanan çalışmada ölçülen değerler arasındaki tutarlılık, Jüpiter’in rüzgarlarını Dünya’dan izlemeye yönelik bir programda Doppler hız ölçümünün uygulanmasının fizibilitesini doğrulamaktadır.
İzleme, araştırma ekibinin rüzgarların zaman içinde nasıl değiştiğine dair veri toplamasına olanak tanıyacak ve Jüpiter’in atmosferinin küresel dolaşımına ilişkin güvenilir bir model geliştirmek için gerekli olacak. Bu hesaplamalı model, bu gezegende gözlemlediğimiz atmosferik olayların nedenlerini anlamaya yardımcı olmak için Jüpiter’in fırtınalarının yanı sıra enleme bağlı olarak rüzgarlardaki farklılıkları da yeniden üretmelidir. Tersine, model, teleskopun görüş alanındaki bulutların basıncı ve yüksekliği hakkındaki bilgilerle gelecekteki gözlemlerin hazırlanmasına yardımcı olacaktır.
Ekip, ESPRESSO ile gözlemleri Jüpiter gezegeninin diskini daha geniş bir alana yaymayı ve geçici olarak gezegenin neredeyse 10 saat olan tüm dönüş süresi boyunca rüzgar verilerini toplamayı planlıyor. Gözlemlerin belirli dalga boyu aralıklarıyla sınırlandırılması, farklı irtifalardaki rüzgarların ölçülmesini de mümkün kılacak, böylece hava katmanlarının dikey taşınması hakkında bilgi elde edilebilecek.
Tekniğin Güneş Sistemindeki en büyük gezegen için ustalaşmasının ardından ekip, bunu diğer gazlı gezegenlerin atmosferlerine de uygulamayı umuyor; bir sonraki hedef Satürn’dür. ESPRESSO ile yapılan bu gözlemlerin başarısı, halefinin, ANDLARgelecekteki Aşırı Büyük Teleskop (ELT) için tasarlanıyor. ESO ve şu anda Şili’de yapım aşamasında, aynı zamanda gelecek MEYVE SUYU misyon, itibaren Avrupa Uzay AjansıJüpiter’e adanmış ve ek veriler sağlayacak.
Referans: Pedro Machado, José E. Silva, Francisco Brasil, José Ribeiro, Ruben Gonçalves ve Miguel Silva tarafından yazılan “VLT/ESPRESSO ile Yüksek Çözünürlüklü Spektroskopiye Dayalı Jüpiter Atmosfer Dinamikleri”, 23 Kasım 2023, Evren.
DOI: 10.3390/evren9120491