Kıdemli bir astronom, Satürn’ün geniş halka sisteminin gezegenin üst atmosferini ısıttığını keşfetti; bu, güneş sistemimizde daha önce hiç gözlemlenmemiş bir olgudur. Araştırmacı, NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu, Cassini sondası, Voyager 1 ve 2 ve Uluslararası Ultraviyole Kaşifi dahil olmak üzere çok sayıda uzay görevinden alınan 40 yıllık ultraviyole verilerini analiz ederek, buzlu halka parçacıklarının Satürn’ün atmosferine yağarak ısınmaya neden olduğunu buldu. Bu çığır açan keşif, yalnızca gezegen ve halkaları arasındaki beklenmedik etkileşimi vurgulamakla kalmıyor, aynı zamanda bu bilgiyi dış gezegenlerin etrafında Satürn benzeri halka sistemlerinin varlığını tahmin etmek için kullanma olasılığını da ortaya koyuyor.
Bir Yağmur Buz Parçacıklarının Yüzdesi Dev Gezegenin Hava Durumunu Etkiliyor
Satürn gezegeni, küçük bir teleskopla kolayca görülebilen zengin halka sistemiyle kolayca tanınabilir. Gökbilimciler artık halkaların göründükleri kadar sakin olmadığını keşfettiler. Buzlu halka parçacıkları Satürn’ün atmosferine yağıyor. Bu üst atmosferi ısıtıyor. Bu sonuca varmak için NASA’nın dört gezegen görevinden toplanan 40 yıllık Satürn gözlemleri koleksiyonu gerekti. Hubble Uzay Teleskobu gözlemleri, ultraviyole ışıkta toplanan tüm kanıtları bir araya getirmek için kullanıldı. Bu sonuçlar, benzer halka sistemlerinin diğer yıldızların yörüngesinde dönen gezegenleri çevreleyip çevrelemediğini belirlemek için uygulanabilir. Halkaları görülemeyecek kadar uzakta olsa da gezegenlerin ultraviyole ışık spektroskopisi ipuçları verebilir.
Hubble’ın 12 Eylül 2021’de Satürn’e bakışı, hızlı ve aşırı renk değişimleri gösteriyor sonbaharın başları olan gezegenin kuzey yarımküresindeki bantlardan. Bantlar, hem 2019 hem de 2020’deki Hubble gözlemleri boyunca değişiklik gösterdi. Özellikle, Satürn’ün ilk kez 1981’de Voyager 2 uzay aracı tarafından keşfedilen ikonik altıgen fırtınasını 2020’de ayırt etmek zordu, ancak 2021’de yine açıkça görülüyor. güney yarımkürenin kışını takip eden gezegen, güney kutbunun kalıcı mavimsi tonunda belirgindir.Kredi: NASA, ESA, A. Simon (NASA-GSFC) ve M. H. Wong (UC Berkeley); Görüntü İşleme: A. Pagan (STScI)
Hubble Uzay Teleskobu, Satürn’ün Atmosferini Isıtan Halkalarını Buluyor
Sır, 40 yıldır herkesin gözü önünde saklanıyor. Ancak, Voyager 1 ve 2{‘ye ek olarak, NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu ve emekli Cassini sondasından Satürn gözlemlerini kullanarak hepsini bir yıl içinde bir araya getirmek deneyimli bir astronomun içgörüsünü gerektirdi. 13} uzay aracı ve kullanımdan kaldırılan Uluslararası Ultraviyole Kaşifi görevi.
Keşif: Satürn’ün geniş halka sistemi, dev gezegenin üst atmosferini ısıtıyor. Bu fenomen daha önce güneş sisteminde hiç görülmemişti. Bu, Satürn ile halkaları arasındaki beklenmedik bir etkileşimdir ve potansiyel olarak, diğer yıldızların etrafındaki gezegenlerin de Satürn benzeri muhteşem halka sistemlerine sahip olup olmadığını tahmin etmek için bir araç sağlayabilir.
Belirtilen kanıtlar, aşırı morötesi radyasyondur. Satürn’ün atmosferinde spektral bir sıcak hidrojen çizgisi. Radyasyondaki artış, bir şeyin üst atmosferi dışarıdan kirlettiği ve ısıttığı anlamına gelir.
En makul açıklama, Satürn’ün atmosferine yağan buzlu halka parçacıklarının bu ısınmaya neden olmasıdır. Bunun nedeni mikrometeoritlerin, güneş rüzgarı parçacık bombardımanının, güneş ultraviyole radyasyonunun veya elektrik yüklü tozu toplayan elektromanyetik kuvvetlerin etkisi olabilir. Bütün bunlar, Satürn’ün parçacıkları gezegene çeken yerçekimi alanının etkisi altında gerçekleşir. NASA’nın Cassini sondası 2017’deki görevinin sonunda Satürn’ün atmosferine daldığında, atmosferik bileşenleri ölçtü ve halkalardan birçok parçacığın düştüğünü doğruladı.
“Halkaların yavaş parçalanması iyi olsa da bilindiği gibi, gezegenin atomik hidrojeni üzerindeki etkisi şaşırtıcıdır.Bununla birlikte, atomik hidrojen içeriği hakkında hiçbir şey bilmiyorduk,” dedi. 1}
Bu, Voyager 1, Cassini ve Uzay Aracı olmak üzere üç farklı NASA görevi tarafından tespit edilen kalıcı ve beklenmedik bir fazlalık olan hidrojenden kaynaklanan bir emisyon olan Satürn Lyman-alfa şişkinliğini gösteren bileşik bir görüntüdür. 1980 ve 2017 yılları arasında Hubble Uzay Teleskobu. 2017’de Satürn’ün kuzey yarımkürede yazında elde edilen ultraviyole yakın bir Hubble görüntüsü, gezegenin Lyman-alfa emisyonunu çizmek için referans olarak kullanılıyor. Halkalar, ultraviyole güneş ışığını çok daha az yansıttıkları için gezegenin gövdesinden çok daha koyu görünürler. Halkaların ve karanlık ekvator bölgesinin üzerinde, Lyman-alfa çıkıntısı, çevredeki bölgelerden yüzde 30 daha parlak olan genişletilmiş (30 derece) bir enlemsel bant olarak görünür. Güney yarım kürenin küçük bir bölümü halkalar ve ekvator bölgesi arasında görünür, ancak kuzey yarım küreden daha sönüktür. Çıkıntı bölgesinin kuzeyinde (görüntünün sağ üst kısmı), disk parlaklığı, burada referans için gösterilen (ölçekte değil) parlak aurora bölgesine doğru enleme göre kademeli olarak azalır. Aurora bölgesinin içindeki karanlık nokta, gezegenin dönme ekseninin ayak izini temsil eder.
Atmosfere belirli enlemlerde ve mevsimsel etkilerle yağan buzlu halka parçacıklarının, atmosferik ısınmaya neden olarak üst atmosferdeki hidrojenin daha fazla Lyman yansıtmasına neden olduğuna inanılıyor. -çıkıntı bölgesinde alfa güneş ışığı. Halkalar ve üst atmosfer arasındaki bu beklenmedik etkileşim şimdi, uzak ötegezegenlerin Satürn benzeri halka sistemlerini genişletip genişletmediğini tahmin etmeye yönelik yeni teşhis araçları tanımlamak için derinlemesine araştırılıyor.
Kredi: NASA, ESA, Lotfi Ben-Jaffel (IAP ve LPL )
“Her şey, belirli enlemlerde atmosfere dökülen halka parçacıklar tarafından yönlendirilir. Atmosferin üst katmanını değiştirerek bileşimi değiştiriyorlar,” dedi Ben-Jaffel. “Ayrıca belirli bir yükseklikte muhtemelen atmosferi ısıtan atmosferik gazlarla çarpışma süreçleriniz de var.”
Ben-Jaffel’in vardığı sonuç, üzerinde çalışılan dört uzay görevinden arşivdeki ultraviyole ışık (UV) gözlemlerini bir araya getirmeyi gerektirdi. Satürn. Bu, 1980’lerde Satürn’ün yanından geçen ve UV fazlalığını ölçen iki NASA Voyager sondasının gözlemlerini içerir. O sırada gökbilimciler, ölçümleri dedektörlerdeki gürültü olarak görmezden geldi. 2004 yılında Satürn’e ulaşan Cassini misyonu, atmosfer hakkında (birkaç yıl boyunca) UV verileri de topladı. Ek veriler, Hubble’dan ve 1978’de başlatılan ve NASA, ESA (Avrupa Uzay Ajansı) ile Birleşik Krallık Bilim ve Mühendislik Araştırma Konseyi arasındaki uluslararası bir işbirliği olan Uluslararası Ultraviyole Gezgini’nden geldi.
Ancak, kalıcı olan Soru, tüm verilerin yanıltıcı olup olmadığı veya bunun yerine Satürn’deki gerçek bir fenomeni yansıtıp yansıtmadığıydı.
Yapbozu birleştirmenin anahtarı, Ben-Jaffel’in Hubble’ın Uzay Teleskobu Görüntüleme Spektrografından (STIS) alınan ölçümleri kullanma kararında geldi. . Satürn’ün hassas gözlemleri, Satürn’ü gözlemleyen diğer dört uzay görevinden elde edilen arşiv UV verilerini kalibre etmek için kullanıldı. Satürn’ün STIS UV gözlemlerini, birden çok uzay görevi ve araçtan gelen ışığın dağılımıyla karşılaştırdı.
“Her şey kalibre edildiğinde, spektrumların tüm görevlerde tutarlı olduğunu açıkça gördük. Ben-Jaffel, “Bu mümkün oldu, çünkü Hubble’dan on yıllardır ölçülen atmosferden enerji transfer hızıyla ilgili aynı referans noktasına sahibiz” dedi. “Benim için gerçekten sürpriz oldu. Farklı ışık dağılımı verilerini birlikte çizdim ve sonra fark ettim ki, vay canına, ikisi de aynı.”
Kırk yıllık UV verileri, birden fazla güneş döngüsünü kapsıyor ve gökbilimcilerin Güneş’in Satürn üzerindeki mevsimsel etkilerini incelemesine yardımcı oluyor. Tüm farklı verileri bir araya getirip kalibre eden Ben-Jaffel, UV radyasyon seviyesinde hiçbir fark olmadığını buldu. “Gezegendeki herhangi bir konumda, herhangi bir zamanda, radyasyonun UV seviyesini takip edebiliriz” dedi. Bu, en iyi açıklama olarak Satürn’ün halkalarından gelen sürekli “buz yağmuruna” işaret ediyor.
“Bir gezegenin üst atmosferi üzerindeki bu halka tanımlama etkisinin henüz başındayız. Sonunda, uzak dünyalardaki atmosferler hakkında gerçek bir imza sağlayacak küresel bir yaklaşıma sahip olmak istiyoruz.Buna ‘dış halkalar’ araması diyelim.”
Referans: “Satürn’ün Üst Atmosferindeki Esrarengiz Atomik Hidrojen Bolluğu”, yazan Lotfi Ben-Jaffel, Julianne I. Moses, Robert A. West, Klaus- Michael Aye, Eric T. Bradley, John T. Clarke, Jay B. Holberg ve Gilda E. Ballester, 30 Mart 2023, Planetary Science Journal.
DOI: 10.3847/PSJ/acaf78
Hubble Uzay Teleskobu, NASA ve ESA arasındaki uluslararası bir işbirliği projesidir. NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi teleskopu yönetiyor. Baltimore’daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü (STScI), Hubble bilim operasyonlarını yürütür. STScI, NASA adına Astronomi Araştırma Üniversiteleri Birliği tarafından Washington, D.C.’de işletilmektedir
.