Araştırmacılar Geminid meteor yağmurunun olağandışı kökenini aydınlatıyor

Geminid meteoroidleri, her kış Dünya’nın yanından geçerken gökyüzünü aydınlatır ve gece gökyüzümüzdeki en yoğun meteor yağmurlarından birini üretir.

Bu meteoroid akıntısının kökenini çevreleyen gizemler uzun zamandır bilim adamlarını büyülemiştir çünkü çoğu meteor yağmuru bir kuyruklu yıldızın buz ve tozdan oluşan bir kuyruk yaymasıyla oluşurken, Geminidler bir asteroitten (normalde kuyruk oluşturmayan bir kaya parçası) kaynaklanır. Yakın zamana kadar İkizler sadece Dünya’dan incelenmişti.

Şimdi, Princeton araştırmacıları kullandı gözlemler NASA’nın Parker Güneş Sondası görevinden, Geminidleri yaratan şeyin muhtemelen şiddetli, yıkıcı bir olay – başka bir cisimle yüksek hızlı çarpışma veya gaz patlaması gibi – olduğu sonucuna varmak için. ‘de yayınlanan bulgular Gezegen Bilimi Dergisibu asteroitin alışılmadık davranışını açıklayacak olan bileşimi ve tarihi hakkındaki hipotezleri daraltın.

Princeton Üniversitesi uzay fiziği laboratuvarında araştırma görevlisi ve makalenin ortak yazarı Jamey Szalay, “Asteroidler güneş sistemimizin oluşumu için küçük zaman kapsülleri gibidir” dedi. “Güneş sistemimiz oluştuğunda oluştular ve bileşimlerini anlamak bize hikayenin başka bir parçasını veriyor.”

Olağandışı bir asteroit

Buz ve tozdan oluşan kuyruklu yıldızlardan gelen bilinen çoğu meteor yağmurunun aksine, Geminids akıntısı 3200 Phaethon adı verilen bir asteroitten (bir kaya ve metal yığını) geliyor gibi görünüyor.

Princeton’da 2024 lisans sınıfı ve makalenin baş yazarı Wolf Cukier, “Meteoroid akıntılarının çoğu bir kuyruklu yıldız mekanizmasıyla oluşuyor, bunun bir asteroitten geliyor gibi görünmesi olağandışı,” dedi.

“Ayrıca, akış güneşe en yakın olduğu zaman ana gövdesinin biraz dışında yörüngede dönüyor, ki bu sadece ona bakarak açıklamak açık değil” diye ekledi. son çalışma Donanma Araştırma Laboratuvarı’ndan Karl Battams liderliğindeki Geminidlerin Parker Solar Probe görüntüleri ile.

Bir kuyruklu yıldız güneşe yaklaştığında daha fazla ısınır ve yüzeydeki buzun bir gaz kuyruğu salmasına neden olur ve bu da beraberinde küçük buz ve toz parçalarını da sürükler. Bu malzeme, güneşin yerçekimi içinde kaldığı için kuyruklu yıldızın arkasından gitmeye devam ediyor. Zamanla, bu tekrarlanan süreç, bir meteoroid akışı oluşturmak için ana gövdenin yörüngesini malzeme ile doldurur.

Ancak 3200 Phaethon gibi asteroitler kaya ve metalden yapıldıkları için, tipik olarak kuyruklu yıldızlar gibi güneş ısısından etkilenmezler, bu da bilim adamlarını gece gökyüzünde 3200 Phaethon akıntısının oluşumuna neyin sebep olduğunu merak etmeye bırakıyor.

Szalay, “Gerçekten tuhaf olan, 3200 Phaethon’un bir asteroit olduğunu bilmemiz, ancak güneşin yanından geçerken, bir tür sıcaklık odaklı aktiviteye sahip gibi görünüyor” dedi. “Çoğu asteroit bunu yapmaz.”

Bazı araştırmacılar, 3200 Phaethon’un aslında tüm karını kaybetmiş ve geriye yalnızca bir asteroide benzeyen kayalık bir çekirdek bırakmış bir kuyruklu yıldız olabileceğini öne sürmüşlerdir. Ancak yeni Parker Solar Probe verileri, 3200 Phaethon’un faaliyetlerinin bir kısmının sıcaklıkla ilgili olmasına rağmen, Geminid akışının oluşmasına muhtemelen bir kuyruklu yıldız mekanizmasının değil, çok daha yıkıcı bir şeyin neden olduğunu gösteriyor.

Zaman kapsülünün açılması

Cukier ve Szalay, İkizler akıntısının kökeni hakkında bilgi edinmek için yeni Parker Solar Probe verilerini kullanarak üç olası oluşum senaryosunu modelledi ve ardından bu modelleri Dünya tabanlı gözlemlerden oluşturulan mevcut modellerle karşılaştırdı.

Cukier, “Bir meteoroid akışının ‘temel’ oluşum modeli ve ‘şiddetli’ yaratılış modeli denen şeyler var” dedi. “Buna ‘temel’ deniyor çünkü modellemesi en basit şey bu, ama gerçekten bu süreçlerin ikisi de şiddet içeriyor, yalnızca şiddetin farklı dereceleri.”

Bu farklı modeller, farklı senaryolara dayanan fizik yasalarına göre gerçekleşecek olaylar zincirini yansıtır. Örneğin, Cukier, ortaya çıkan yörüngenin nasıl görüneceğini görmek ve onu Dünya ile karşılaştırmak için sıfır bağıl hızla (veya 3200 Phaethon’a göre hız veya yön olmadan) asteroitten salınan tüm malzeme yığınlarını simüle etmek için temel modeli kullandı. Parker Solar Probe araştırma verileri tarafından gösterilen yörünge.

Daha sonra, sanki parçalar ani, şiddetli bir olayla yerinden oynamış gibi, saatte bir kilometreye varan bağıl bir hızla asteroitten salınan malzemeyi simüle etmek için şiddetli yaratım modelini kullandı.

Ayrıca çoğu göktaşı akıntısının oluşumunun arkasındaki mekanizma olan kuyruklu yıldız modelini simüle etti. Ortaya çıkan simüle edilmiş yörünge, Geminidlerin yörüngesinin Parker Solar Probe verilerine göre gerçekte nasıl göründüğü ile en az eşleşeniydi, bu yüzden bu senaryoyu elediler.

Ekip, her bir modelden alınan simüle edilmiş yörüngeleri karşılaştırırken, şiddetli modellerin en çok Parker Solar Probe verileriyle tutarlı olduğunu buldu; bu da, başka bir cisimle yüksek hızlı çarpışma gibi ani, şiddetli bir olayın muhtemel olduğu anlamına geliyor. diğer olasılıkların yanı sıra gaz patlaması Geminids akışını yarattı.

Araştırma, Szalay ve Maryland, Laurel’deki Johns Hopkins Uygulamalı Fizik Laboratuvarı’nda (APL) inşa edilen ve bir araya getirilen Parker Solar Probe görevinden birkaç meslektaşın büyük bulutun yapısının ve davranışının bir resmini bir araya getirmek için yaptığı çalışmalara dayanıyor. güneş sisteminin en iç kısmında dönen toz.

Geçen kuyruklu yıldızlardan ve asteroitlerden dökülen tozlu tanecik bulutuna en iyi doğrudan bakışı elde etmek için Parker’ın uçuş yolundan – güneşten sadece milyonlarca mil uzakta, tarihteki herhangi bir uzay aracından daha yakın olan bir yörünge – yararlandılar.

Prob, toz parçacıklarını doğrudan ölçmese de, toz parçacıklarını akıllı bir şekilde takip edebilir: toz taneleri uzay aracını yolu boyunca fırlatırken, yüksek hızlı darbeler plazma bulutları oluşturur. Bu çarpma bulutları, güneşe yakın elektrik ve manyetik alanları ölçmek için tasarlanmış sondanın FIELDS aletindeki birkaç sensör tarafından toplanan elektrik potansiyelinde benzersiz sinyaller üretir.

APL’de Parker Solar Probe proje bilimcisi Nour Raouafi, “Uzay aracımızın şu anda topladığı türünün ilk örneği olan veriler, önümüzdeki on yıllar boyunca analiz edilecek” dedi. “Ve her seviyeden ve beceriden bilim adamlarının güneşe, güneş sistemine ve ötesindeki evrene ışık tutmak için onu kazdığını görmek heyecan verici.”

Yıldızlara ulaşmak

Cukier, dış uzay hakkında bilgi edinme tutkusunun departman desteğiyle birleştiğinde onu bu projeyi sürdürmeye motive eden şey olduğunu söyledi.

Princeton uzay fiziği laboratuvarı tarafından sunulan uygulamalı bir laboratuvar dersi aldıktan sonra – şu anda Parker Solar Probe’da güneşin ortamını örnekleyenler gibi uzay aletleri yapımında pratik deneyim kazandığı – ve lisans astronomi kulübü için sayman olarak hizmet ettikten sonra, karar verdi. ders dışı araştırma yapmak istedi.

Princeton Uzay Fiziği grubundaki bilim adamlarına ulaştığında coşkuyla karşılandı. “Herkes özellikle astrofizikte lisans araştırmasını çok destekliyor çünkü bu gerçekten bölüm kültürünün bir parçası” dedi.

Uzay Fiziği grubu başkanı ve Princeton Plazma Fiziği Laboratuvarı (PPPL) başkan yardımcısı David McComas, “Wolf gibi öğrencilerimizin bu tür uzay araştırmalarına bu kadar güçlü bir şekilde katkıda bulunabilmesi her zaman harikadır” dedi. “Birçoğumuz yıllardır Geminid meteor gösterilerine hayran kaldık ve sonunda bunların nasıl oluştuğunu gösteren verilere ve araştırmalara sahip olmak harika.”

Cukier, çocukluğundan beri gökyüzünü izlemeye ilgi duyduğunu söyledi. “Gezegen bilimi şaşırtıcı derecede erişilebilir” dedi. “Örneğin Geminidler için, bu yıl 14 Aralık gecesi herkes dışarı çıkıp yukarı bakabilir. Princeton’dan görülebiliyor ve bazı göktaşları gerçekten parlak. Onu görmenizi şiddetle tavsiye ederim.”