Güneş rüzgar enerjisi muhtemelen Uranüs’ün termosfer sıcaklığını yönetiyor

Uranüs’ün üst atmosferi onlarca yıldır soğuyor ve şimdi bilim insanları bunun nedenini gösterdi. Dünya’dan yapılan gözlemler, Uranüs’ün üst atmosferinin on yıllardır soğuduğunu gösteriyor ancak net bir açıklama yok.

Şimdi, Imperial College London bilim adamlarının liderliğindeki bir ekip, düşüşün arkasında güneş rüzgârındaki (güneşten gelen parçacık ve enerji akışı) öngörülemeyen uzun vadeli değişikliklerin olduğunu belirledi.

Ekip, önümüzdeki yıllarda güneş rüzgârının nasıl değişeceğine bağlı olarak Uranüs’ün üst atmosferinin soğumaya devam etmesi veya eğilimi tersine çevirerek yeniden ısınması gerektiğini öngörüyor.

Imperial Fizik Bölümü’nden baş araştırmacı Dr. Adam Masters şunları söyledi: “Uranüs’ün üst atmosferinin güneş rüzgarı tarafından çok güçlü bir şekilde kontrol edilmesi, güneş sistemimizdeki başka herhangi bir gezegende gördüğümüze benzemiyor.

“Bu, güneş sistemi dışındaki gezegenlerin de aynı durumda olabileceği anlamına geliyor. Dolayısıyla bu bilgiler, uzak yıldızların etrafındaki benzer gezegenlerden geldiği tespit edilebilecek sinyal türlerine ışık tutarak, ötegezegenleri araştıran araştırmacılara yardımcı olabilir.”

Araştırma şuydu: yayınlandı 14 Kasım dergide Jeofizik Araştırma Mektupları.

Harika bir gizem

Uranüs’ün yanından geçen son ve tek uzay aracı, 1986 yılında güneş sisteminden çıkmak üzere olan Voyager 2’ydi. Uranüs’ün atmosferinin termosfer adı verilen üst kısmının sıcaklığını alabildi.

O zamandan bu yana, Dünya merkezli teleskoplar Uranüs’ün termosferinin sıcaklığını düzenli olarak ölçebildi ve bu süre zarfında genel sıcaklığı yaklaşık olarak yarıya düştü.

Dünya da bir termosfere sahiptir, ancak aynı dramatik küresel sıcaklık değişimini yaşamamıştır ve izlenen termosferlere sahip başka güneş sistemi gezegenleri de yoktur.

Bilim insanları bunun güneş lekesi aktivitesinin 11 yıllık “güneş döngüsünden” kaynaklanıp kaynaklanmadığını merak etti ancak 30 yıllık veri toplamanın ardından istikrarlı düşüş dışında herhangi bir model tespit edilemedi. Uranüs’ün ekinoksu 2007’de gelip gittiği için basit bir mevsimsel etki de göz ardı edildi.

Gizem nihayet, o zamanlar biraz farklı alanlarda çalışan makalenin yazarlarının bir konferansta bir araya gelmesiyle çözüldü. Açıklamanın aynı zaman diliminde güneş rüzgarının özelliklerinde meydana gelen kademeli değişikliklerle ilgili olabileceğini fark ettiler.

Değişen etkiler

Dünyanın termosferinde sıcaklık ağırlıklı olarak güneş ışığı tarafından kontrol edilir; fotonlar (hafif parçacıklar) enerji getirir ve belirli reaksiyonlara neden olur. Güneş’ten gelen bu fotonların yoğunluğu, 11 yıllık güneş döngüsü boyunca artıp azalmaktadır.

Ancak güneşten uzaya doğru akan güneş rüzgarı da daha uzun bir zaman ölçeğinde farklı bir şekilde değişiyor. Güneş rüzgârının yıllık ortalama dışarı doğru basıncı 1990’lardan bu yana yavaş ama önemli ölçüde düşüyor ve 11 yıllık döngüyle çok az korelasyon gösteriyor. Ancak bu düşüş, Uranüs’ün termosfer sıcaklığı düşüşünü yakından yansıtıyor.

Bu, ekibe Uranüs’ün termosfer sıcaklığının Dünya’nınki gibi fotonlar tarafından kontrol edilmediğini gösterdi. Bunun yerine, güneş rüzgarı basıncındaki düşüş, Uranüs’ün koruyucu manyetik “balonunun” tipik boyutunun büyümesine neden oluyor gibi görünüyor.

Manyetosfer olarak bilinen bu kabarcık, güneş rüzgârının gezegen yüzeyine ulaşmasında bir engel olduğundan, daha büyük bir kabarcık, daha büyük bir engel anlamına gelir. Bu, Uranüs’ün etrafındaki uzayda enerji akışını yönlendirir, sonuçta gezegenin termosferine ulaşır ve genel sıcaklığını güçlü bir şekilde kontrol ediyor gibi görünür.

Sonuç, ana yıldızlarına daha yakın olan gezegenlerin (Dünya’nın Güneş’e olması gibi) termosferlerinin yıldız ışığı tarafından kontrol edildiğini gösteriyor. Ancak çok daha büyük manyetosferlere sahip olabilen daha uzaktaki gezegenler için yıldız rüzgarından gelen enerji çok daha güçlü bir faktör olabilir.

Uranüs’e ve ötesine

Dr. Masters, 2030’larda fırlatılması planlanan Uranüs’e yapılacak gelecekteki NASA misyonunun bilimsel hedeflerini belirleyen uluslararası bir ekibin parçası. Uranüs’ün soğuyan termosferi çözülmesi gereken bir gizemdi, ancak olası sebep hakkında çok az fikir sahibi olduğumuzdan, misyonun test edebileceği bir teori ortaya koymak zor olmuştu.

Bu durum artık değişti; bu keşif, hem Uranüs’ün termosferinin nasıl gelişmeye devam etmesi gerektiğini öngördü, hem de güneş rüzgarı enerjisinin Uranüs’ün alışılmadık manyetosferine gerçekte nasıl girdiğine odaklanmak için gelecekteki misyon bilimi hedefini elden geçirdi. Ekip ayrıca 1980’lerdeki Voyager’dan bu yana ziyaret edilmeyen Neptün’de de benzer bir durumun olup olmadığıyla ilgileniyor.

Bu arada keşif, ötegezegenlerin tanımlanmasına yardımcı olabilir. Uranüs’te durum böyle olduğunda, ötegezegenin üst atmosferinden (auroralar dahil) gelen emisyonlar, olaydaki yıldız rüzgarının nasıl geliştiğine karşı oldukça hassas olmalıdır. Ekip, gözlemcilerin, ana yıldızlarından uzaktaki ve/veya emisyonların şu ana kadar hafife alınmış olabileceği güçlü yıldız rüzgarlarına sahip sistemlerdeki ötegezegenlere daha fazla odaklanması gerektiğini öne sürüyor.

Dr. Masters şöyle açıkladı: “Uranüs’teki bu güçlü yıldız-gezegen etkileşimi, farklı ötegezegenlerin içlerinde güçlü manyetik alanlar üretip üretmediğini belirlemeye yönelik anlamlara sahip olabilir; bu, güneş sistemimiz dışında yaşanabilir dünyalar arayışında önemli bir faktör.”

Güneş rüzgarının kendisinin neden değiştiğine dair gizem, onlarca yıldır basıncın azalmasıyla birlikte, diğer bilim adamları için bir sorudur.