Araştırmacılar Jüpiter’in rüzgarlarını incelemek için VLT ötegezegen avcısını kullanıyor

Jüpiter’in rüzgarları üzerine yapılan bir çalışmada ilk kez güneş sistemindeki bir nesne üzerinde ışık yılı uzaklıktaki gezegenleri bulmaya yarayan bir alet kullanıldı.

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 çoğunlukla Jüpiter ve Satürn’e benzeyen ama aynı zamanda birçok yönden oldukça farklı olan dev gezegenlerdi.

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.

İlk kez, ışık yılı uzaklıktaki dış gezegenleri bulmak ve analiz etmek için geliştirilen bir cihaz, güneş sistemindeki Dünya’dan 43 ışık dakikası uzaklıktaki bir hedefe doğrultuldu: Jüpiter gezegeni.

Lizbon Üniversitesi (Portekiz) (Ciências ULisboa) Bilim Fakültesi Astrofizik ve Uzay Bilimleri Enstitüsü’nden (IA) araştırmacılar, rüzgar hızlarını ölçmek için Avrupa Güney Gözlemevi’ndeki (ESO) VLT teleskopuna kurulu ESPRESSO spektrografını kullandılar Jüpiter’de. sonuçlar şimdi yayınlandı dergide Evren.

Ekibin geliştirdiği yönteme Doppler hız ölçümü adı veriliyor ve güneşten 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.

Şu anda ESPRESSO ile kullanılan yöntem, IA’nın Gezegen Sistemleri araştırma grubu tarafından diğer spektrograflarla birlikte Venüs’ün atmosferini incelemek için geliştirildi. Araştırmacılar birkaç yıldır bu komşu gezegenin rüzgarlarını ölçüyor ve genel atmosferinin modellenmesine katkıda bulunuyorlar.

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.

Ekip, Temmuz 2019’da beş saat boyunca, 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 koyu renkli, daha sıcak bulutlardan oluşan şeritler oluşturur.

IA ve Ciências ULisboa’dan Pedro Machado, “Jüpiter’in atmosferi, Dünya’dan görülebilen bulutlar seviyesinde, amonyak, amonyum hidrosülfür ve su içeriyor; bunlar, belirgin kırmızı ve beyaz şeritler oluşturuyor” diyor. 0,6 ila 0,9 bar basınç bölgesi, amonyak buzundan oluşuyor. Su bulutları en yoğun, en alt katmanı oluşturur ve atmosferin dinamikleri üzerinde en güçlü etkiye sahiptir” diye ekliyor araştırmacı.

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, Jüpiter’in ekvatordaki dönüşü saniyede on kilometre civarındayken rüzgarları saniyede birkaç metrelik bir doğrulukla belirlememiz gerçeğiyle ilgiliydi ve işleri daha da karmaşık hale getiriyordu; Katı bir cisim değil, gaz halindeki bir gezegen, gözlemlediğimiz noktanın enlemine bağlı olarak farklı hızlarda dönüyor” diye ekliyor araştırmacı.

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 aletlerle toplanmış ve yakın zamanlarda çekilen görüntülerdeki bulut desenlerini takip ederek ortalama rüzgar hızı değerlerinin elde edilmesinden oluşan farklı bir yöntem kullanılmış.

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 enleme ve Jüpiter’in fırtınalarına bağlı olarak rüzgarlardaki farklılıkları 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 gezegenin neredeyse 10 saat olan tüm dönüş süresi boyunca geçici olarak 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, halefi ANDES’in yine ESO’ya ait olan ve şu anda Şili’de inşaatı devam eden gelecekteki Aşırı Büyük Teleskop (ELT) için tasarlandığı ve aynı zamanda gelecekteki JUICE misyonu için de önemli olduğu ortaya çıkıyor. Jüpiter’e adanmış ve ek veriler sağlayacak olan Avrupa Uzay Ajansı’ndan.