Merkür yüzeyinde X-ışını kutup ışıklarını tetikleyebilen çökelen elektronların içinden geçen ESA/JAXA BepiColombo görevinin sanatçı tarafından temsili. Kredi: Thibaut Roger/Europlanet
Avrupa-Japon ortak misyonu BepiColombo, Merkür’de yüksek enerjili kutup ışıklarının nasıl oluştuğunu ortaya çıkardı. Araştırma, Merkür’ün manyetosferinde hızlanan ve gezegenin yüzeyine çöken elektronların, X-ışınları yaymak ve auroraları üretmek için yüzey malzemesiyle etkileşime girdiğini gösteriyor. Bu keşif, Güneş Sistemi boyunca kutup ışıkları mekanizmalarının ortak olduğunun altını çiziyor.
BepiColombo’nun Misyonu ve Keşfi
Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ve Japon Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı’nın (JAXA) ortak misyonu olan BepiColombo, Merkür’ün yüzeyine yağan elektronların yüksek enerjili kutup ışıklarını nasıl tetikleyebileceğini ortaya çıkardı.
2018’den beri Güneş Sisteminin en içteki gezegenine giden bu görev, görevini gerçekleştirdi. 1 Ekim 2021’de ilk Merkür uçuşu. Uluslararası bir bilim insanı ekibi, bu karşılaşma sırasında BepiColombo’nun üç aleti tarafından toplanan verileri analiz etti ve bulgular 18 Temmuz’da Nature Communications adlı bilimsel dergide yayınlandı.
BepiColombo’nun 1 Ekim 2021’de Merkür’ün yanından uçarken çekilmiş resmi. Uzay aracı, en içteki gezegenin yörüngesine girmeden önce dokuz yerçekimine yardımcı manevra (biri Dünya, ikisi Venüs ve altısı Merkür) yapıyor. 2025’te Güneş Sisteminin İncelenmesi. Kredi: ESA/ATG medialab
Merkür’ün Auroraları Nasıl Oluşur?
Yeryüzündeki Auroralar, Güneş’ten gelen yüklü parçacıklardan oluşan bir akım olan güneş rüzgarı ile elektrik yüklü gezegenimizin iyonosferinin etkileşimiyle üretilir. Dünya’dan farklı olarak Merkür, ekzosfer olarak bilinen çok ince bir atmosfere sahiptir ve auroralarının güneş rüzgarının gezegenin yüzeyiyle doğrudan etkileşiminden oluşmasına neden olur.
BepiColombo Uzay Aracı ve Gözlemleri
BepiColombo görevi iki uzay aracından oluşur: ESA liderliğindeki Mercury Planetary Orbiter (MPO) ve J tarafından yönetilen Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO, lansman sonrası Mio olarak adlandırılır) AXA. Her ikisi de, son yörüngelerine giden yedi yıllık yolculuk için kenetlenmiş bir konfigürasyonda. İlk Merkür uçuşu sırasında BepiColombo, Mio’nun yerleşik plazma cihazlarıyla Merkür yakınlarındaki güneş rüzgarından gelen farklı türde yüklü parçacıkların ilk eşzamanlı gözlemlerini kolaylaştırarak gezegenin yüzeyinin 200 kilometre yukarısını sıyırdı.
Bulgular ve Araştırmacının İçgörüsü
Sae Aizawa, şu anda J’ye bağlı olan Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie’nin (IRAP) baş yazarı AXA’nın Uzay ve Uzay Bilimleri Enstitüsü (ISAS) ve İtalya’daki Pisa Üniversitesi, “İlk kez, elektronların Merkür’ün manyetosferinde nasıl hızlandığına ve gezegenin yüzeyine çökeldiğine tanık olduk. Merkür’ün manyetosferi Dünya’nınkinden çok daha küçük ve farklı bir yapıya ve dinamiklere sahip olsa da, kutup ışıklarını oluşturan mekanizmanın Güneş Sistemi genelinde aynı olduğunu doğruladık.”
BepiColombo’nun Rotası ve Gözlemleri
Uçuş sırasında BepiColombo, kuzey yarımkürenin gece tarafından Merkür’ün yanına geldi ve en yakın yaklaşımını güney yarımkürenin sabah tarafına yakın yaptı. Misyon, manyetosferden güneş rüzgarına geri dönmeden önce güney yarımkürenin gündüz tarafında manyetosferi gözlemledi. Aletleri, manyetosferin yapısını ve sınırlarını başarılı bir şekilde gözlemledi ve bu da manyetosferin, muhtemelen güneş rüzgarındaki yüksek basınç koşullarından dolayı alışılmadık şekilde sıkıştırıldığını ortaya çıkardı.
Elektron İvmesi ve Merkür’de Auroralar
Elektron ivmesi, Merkür’ün manyetosferinin şafak tarafındaki plazma süreçlerinin bir ürünü gibi görünüyor. Yüksek enerjili elektronlar kuyruk bölgesinden gezegene taşınır ve sonunda Merkür’ün yüzeyine yağar. Bir atmosfer tarafından engellenmeden, yüzeydeki malzeme ile etkileşime girerler ve X-ışınlarının yayılmasına neden olarak bir kutup ışığı parlamasına neden olurlar. NASA’nın MESSENGER görevi daha önce Merkür’de kutup ışıklarını gözlemlemiş olsa da, yüzeyden X-ışını floresansını tetikleyen süreçler şimdiye kadar iyi anlaşılmamış veya doğrudan gözlemlenmemişti.
Referans: Sae Aizawa, Yuki Harada, Nicolas André, Yoshifumi Saito, Stas Barabash, Dominique Delcourt, Jean-André Sauvaud, Alain “Merkür’de fırtına altı ile ilişkili dürtüsel elektron enjeksiyonlarının doğrudan kanıtı” Barthe, Andréi Fedorov, Emmanuel Penou, Shoichiro Yokota, Wataru Miyake, Moa Persson, Quentin Nénon, Mathias Rojo, Yoshifumi Futaana, Kazushi Asamura, Manabu Shimoyama, Lina Z. Hadid, Dominique Fontaine, Bruno Katra, Markus Fraenz, Norbert Krupp, Shoya Matsuda ve Go Murakami, 18 Temmuz 2023, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-023-39565-4
Çalışma, Fransız Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), Kyoto Üniversitesi, ISAS, Laboratoire de Physique des Plasmas (Fransa), Max Planck Güneş Sistemi Araştırma Enstitüsü’nden (Almanya) oluşan bir araştırma ekibi tarafından gerçekleştirilmiştir. ), İsveç Uzay Fiziği Enstitüsü, Osaka Üniversitesi, Kanazawa Üniversitesi ve Tokai Üniversitesi. Çalışma, 871149 sayılı hibe sözleşmesi kapsamında Avrupa Komisyonu’ndan sağlanan Europlanet 2024 Araştırma Altyapısı fonuyla kısmen desteklenmiştir.