Bu sanatçının görselleştirmesinde, yeni keşfedilen ‘Sedna’ adı verilen gezegen benzeri nesne, bilinen güneş sisteminin dış kenarlarında bulunduğu yerde gösterilmektedir. Kredi bilgileri: NASA/JPL-Caltech
Kullanmak James Webb Uzay Teleskobugökbilimciler üç cüce gezegen gözlemlediler. Kuiper Kuşağıhafif hidrokarbonları ve karmaşık molekülleri keşfetmek. Bu bulgular, dış Güneş Sistemindeki nesnelere ilişkin anlayışımızı geliştiriyor ve JWST’nin uzay araştırmalarındaki yeteneklerini vurguluyor.
Kuiper KuşağıSayısız buzlu nesnenin yaşadığı, Güneş Sistemimizin kenarındaki geniş bölge, bilimsel keşiflerin hazinesidir. Tespiti ve karakterizasyonu Kuiper Kuşağı Nesneleri (KBO’lar), bazen şu şekilde anılır: Trans-Neptün Nesneleri (TNO’lar), Güneş Sistemi’nin tarihine dair yeni bir anlayışa yol açtı. KBO’ların konumu, Güneş Sistemini şekillendiren ve gezegensel göçlerin dinamik tarihini ortaya çıkaran yerçekimi akımlarının bir göstergesidir. 20. yüzyılın sonlarından beri bilim insanları, yörüngeleri ve bileşimleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için KBO’lara daha yakından bakma konusunda istekliydiler.
James Webb Uzay Teleskobu’nun Gözlemleri
Dış Güneş Sistemindeki cisimleri incelemek James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) birçok hedefinden biridir. Webb’in elde ettiği verileri kullanma Yakın Kızılötesi Spektrometre (NIRSpec), uluslararası bir gökbilimci ekibi Kuiper Kuşağı’nda üç cüce gezegen gözlemledi: Sedna, Gonggong ve Quaoar. Bu gözlemler, hafif hidrokarbonlar ve metan ışınımının ürünü olduğuna inanılan karmaşık organik moleküller de dahil olmak üzere, ilgili yörüngeleri ve bileşimleri hakkında birçok ilginç şeyi ortaya çıkardı.
Araştırma, Kuzey Arizona Üniversitesi Astronomi ve Gezegen Bilimleri Profesörü Joshua Emery tarafından yönetildi. Ona araştırmacılar da katıldı NASAGoddard Uzay Uçuş Merkezi (GSFC), Institut d’Astrophysique Spatiale (Université Paris-Saclay), Pinhead Enstitüsü, Florida Uzay Enstitüsü (Central Florida Üniversitesi), Lowell Gözlemevi, Güneybatı Araştırma Enstitüsü (SwRI), Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü (STScI), Amerikan Üniversitesi. ve Cornell Üniversitesi. Makalelerinin ön baskısı çevrimiçi olarak yayınlandı ve yayınlanmak üzere inceleniyor. İkarus.
Yeni Ufuklar misyonu, Kuiper Kuşağı nesnesi Arrokoth’un son uçuşundan bu yana Kuiper Kuşağı’ndaki nesneleri araştırıyor ve heliosferik ve astrofiziksel gözlemler gerçekleştiriyor. Katkıda bulunanlar: NASA/JHUAPL/SwRI//Roman Tkachenko
Kuiper Kuşağı Keşiflerinin Tarihi
Astronomi ve robotik kaşiflerdeki tüm ilerlemelere rağmen Trans-Neptün Bölgesi ve Kuiper Kuşağı hakkında bildiklerimiz hala sınırlıdır. Bugüne kadar üzerinde çalışılan tek görev Uranüs, Neptünve onların ana uyduları Gezgin 2 sırasıyla 1986 ve 1989 yıllarında bu buz devlerinin yanından geçen görev. Üstelik, Yeni ufuklar Misyon, üzerinde çalışılan ilk uzay aracıydı Plüton ve uyduları (Temmuz 2015’te) ve 1 Ocak 2019’da Arrokoth olarak bilinen KBO’nun yanından geçerken meydana gelen Kuiper Kuşağı’nda bir nesneyle karşılaşan tek nesne.
Gökbilimcilerin JWST’den Beklentileri
Bu, gökbilimcilerin JWST’nin fırlatılmasını heyecanla beklemelerinin birçok nedeninden biri. Evrendeki ötegezegenleri ve en eski galaksileri incelemenin yanı sıra, güçlü kızılötesi görüntüleme yetenekleri de arka bahçemize çevrilerek yeni görüntüler ortaya çıkarıldı. Mars, Jüpiterve Onun en büyük uydular. Emery ve meslektaşları, çalışmaları için Webb tarafından Kuiper Kuşağı’ndaki üç gezegene (Sedna, Gonggong ve Quaoar) ait elde edilen yakın kızılötesi verilere başvurdu. Bu cisimlerin çapı yaklaşık 1000 km’dir (620 mil), bu da onları Dünya’nın içine yerleştirir. Cüce Gezegenler için IAU tanımı.
Cüce Gezegenler Hakkında Bilgiler
Emery’nin Universe Today’e e-posta yoluyla söylediği gibi, bu cisimler boyutları, yörüngeleri ve bileşimleri nedeniyle gökbilimciler için özellikle ilgi çekicidir. Plüton, Eris, Haumea ve Makemake gibi diğer Trans-Neptün cisimlerinin hepsinin yüzeylerinde uçucu buzlar (nitrojen, metan vb.) bulunmaktadır. Bunun tek istisnası, (görünüşe göre) büyük bir çarpışmada uçucu maddelerini kaybeden Haumea’dır. Emery’nin söylediği gibi Sedna, Gonggong ve Quaoar’ın da yüzeylerinde benzer uçucu maddeler olup olmadığını görmek istediler:
“Önceki çalışmalar bunu yapabileceklerini gösterdi. Hepsi kabaca benzer boyutlarda olsa da yörüngeleri farklıdır. Sedna, günberisi 76 AU ve günötesi yaklaşık 1.000 AU olan bir iç Oort Bulutu nesnesidir; Gonggong günberi 33 AU ve günötesi ~100 AU olan çok eliptik bir yörüngededir ve Quaoar 43 civarında nispeten dairesel bir yörüngededir. AU. Bu yörüngeler, cisimleri farklı sıcaklık rejimlerine ve farklı ışınım ortamlarına yerleştirir (örneğin Sedna, zamanının çoğunu Güneş’in heliosferinin dışında geçirir). Bu farklı yörüngelerin yüzeyleri nasıl etkileyebileceğini araştırmak istedik. Yüzeylerde başka ilginç buzlar ve karmaşık organik maddeler de var.”
Sedna, Gonggong ve Quaoar’ın iki PRISM ızgaralı gözleminden birinden görüntüler. Kredi: Emery, JP ve diğerleri. (2023)
Ekip, Webb’in NIRSpec cihazından elde edilen verileri kullanarak, üç cismin tamamını düşük çözünürlüklü prizma modunda, 0,7 ila 5,2 mikrometre (μm) aralığındaki dalga boylarında gözlemledi ve bunların hepsini yakın kızılötesi spektruma yerleştirdi. Spektral çözünürlüğün on katı orta çözünürlüklü ızgaralar kullanılarak Quaoar’ın 0,97 ila 3,16 µm arasında ek gözlemleri yapıldı. Emery, ortaya çıkan spektrumların bu TNO’lar ve yüzey bileşimleri hakkında bazı ilginç şeyleri ortaya çıkardığını söyledi:
“En belirgin olanı Sedna’da olmak üzere üç cesedin hepsinde bol miktarda etan (C2H6) bulduk. Sedna ayrıca asetilen (C2H2) ve etileni (C2H4) de gösterir. Bolluk, göreceli sıcaklıklar ve ışınlama ortamlarıyla tutarlı olan yörüngeyle ilişkilidir (en çok Sedna’da, daha az Gonggong’da, en az Quaoar’da). Bu moleküller metanın (CH4) doğrudan ışınlama ürünleridir. Etan (veya diğerleri) yüzeylerde uzun süre kalsaydı, ışınlama yoluyla çok daha karmaşık moleküllere dönüşürlerdi. Bunları hâlâ gördüğümüz için metanın (CH4) yüzeylere oldukça düzenli bir şekilde yeniden sağlanması gerektiğinden şüpheleniyoruz.”
Bu bulgular, Lowell Gözlemevi’nden gökbilimci ve NASA’nın ortak araştırmacısı Dr. Will Grundy’nin liderliğindeki bir çift yakın tarihli çalışmada sunulanlarla tutarlıdır. Yeni ufuklar misyonu ve SwRI’da gezegen bilimci ve jeokimyacı olan Chris Glein. Her iki çalışmada da Grundy, Glien ve meslektaşları Eris ve Makemake’teki metandaki döteryum/hidrojen (D/H) oranlarını ölçtüler ve metanın ilkel olmadığı sonucuna vardılar. Bunun yerine oranların, metanın iç kısımlarında işlenip yüzeye çıkmasından kaynaklandığını ileri sürüyorlar.
Emery, “Aynı şeyin Sedna, Gonggong ve Quaoar için de geçerli olabileceğini düşünüyoruz” dedi. “Ayrıca Sedna, Gonggong ve Quaoar’ın spektrumlarının daha küçük KBO’lardan farklı olduğunu da görüyoruz. Yakın zamanda yapılan iki konferansta, daha küçük KBO kümelerinin JWST verilerinin hiçbiri Sedna, Gonggong ve Quaoar’a benzemeyen üç gruba ayrıldığını gösteren görüşmeler yapıldı. Bu sonuç, üç büyük gövdemizin farklı bir jeotermal geçmişe sahip olmasıyla tutarlıdır.”
Dünya ile en büyük sekiz TNO’nun karşılaştırılması (tümü ölçeğe göre). Kredi bilgileri: NASA/Lexicon
Bulguların Etkileri
Bu bulguların KBO’lar, TNO’lar ve dış Güneş Sistemi’ndeki diğer nesnelerle ilgili çalışmalar için önemli sonuçları olabilir. Bu, gezegen sistemlerinde, uçucu bileşiklerin donarak katılaşacağı çizgiyi ifade eden Don Çizgisi’nin ötesindeki nesnelerin oluşumuna ilişkin yeni bilgileri de içeriyor. Güneş Sistemimizde, Trans-Neptün bölgesi, gövdelerin çok düşük donma noktalarına sahip büyük miktarlarda uçucu maddeleri (yani nitrojen, metan ve amonyak) tutacağı nitrojen çizgisine karşılık gelir. Emery, bu bulguların aynı zamanda bu bölgedeki vücutlar için ne tür evrimsel süreçlerin iş başında olduğunu da gösterdiğini söyledi:
“Birincil çıkarım, KBO’ların ilkel buzların içsel olarak yeniden işlenmesi, hatta belki de farklılaşması için yeterince ısındığı boyutu bulmak olabilir. Ayrıca bu spektrumları, dış Güneş Sistemindeki yüzey buzlarının ışınlamayla işlenmesini daha iyi anlamak için de kullanabilmemiz gerekiyor. Gelecekteki çalışmalar aynı zamanda uçucu istikrarı ve bu cisimlerin yörüngelerinin herhangi bir yerindeki atmosferlerin olasılığını daha ayrıntılı olarak inceleyebilecek.”
Bu çalışmanın sonuçları aynı zamanda geçen yılın başlarında faaliyete geçmesinden bu yana değerini birçok kez kanıtlamış olan JWST’nin yeteneklerini de ortaya koyuyor. Ayrıca bize uzak gezegenler, galaksiler ve Evrenin büyük ölçekli yapısı hakkında yeni vizyonlar ve buluşlar sağlamanın yanı sıra, Webb’in kozmosun küçük köşesi hakkında da şeyler ortaya çıkarabileceğini hatırlatıyorlar.
Emery, “JWST verileri harika” diye ekledi. “Yerden alabileceğimizden daha uzun dalga boylarında spektrumlar elde etmemizi sağladılar, bu da bu buzların tespit edilmesini sağladı. Çoğu zaman, yeni bir dalga boyu aralığında gözlem yaparken, ilk veriler oldukça düşük kalitede olabilir. JWST yalnızca yeni bir dalga boyu aralığı açmakla kalmadı, aynı zamanda dış Güneş Sistemindeki yüzeylerdeki bir dizi malzemeye duyarlı, olağanüstü derecede yüksek kaliteli veriler de sağladı.”
Orijinal olarak yayınlanan bir makaleden uyarlanmıştır. Bugün Evren.
Referans: JP Emery, I. Wong, R. Brunetto, JC Cook, N. Pinilla-Alonso, JA Stansberry, BJ Holler tarafından yazılan “3 Cüce Gezegenin Hikayesi: JWST Spektroskopisinden Sedna, Gonggong ve Quaoar’da Buz ve Organikler” , WM Grundy, S. Protopapa, AC Souza-Feliciano, E. Fernández-Valenzuela, JI Lunine ve DC Hines, 26 Eylül 2023, Astrofizik > Dünya ve Gezegen Astrofiziği.
arXiv:2309.15230
