Juno Uzay Aracı, Hubble Teleskobu ve Gemini Gözlemevi, Jüpiter’in atmosferini derinlemesine araştırmak için güçlerini birleştiriyor
Altmış dört kilometre yüksekliğinde ve bir kıtanın genişliğinin yarısına kadar uzanan gök gürültülü, yüzyıllarca süren muazzam fırtınalar, kasırga kuvvetli rüzgarlar ve Dünya’nın en güçlü süper boltlarından üç kat daha güçlü olan şimşeklerle, gezegenlerin kralı Jüpiter. Roma gök tanrısına fazlasıyla layık bir isim.
400 yılı aşkın bilimsel gözlemlere rağmen, gaz devinin çalkantılı ve sürekli değişen atmosferinin pek çok detayı anlaşılmaz kaldı.
Şimdi, Hubble Uzay Teleskobu, Gemini Gözlemevi ve Juno Uzay Aracı’nın ekip çalışması sayesinde, bilim adamları fırtına sistemlerini derinlemesine inceleyebilir, yıldırım patlamalarının kaynaklarını araştırabilir, siklonik girdapları haritalayabilir ve buradaki gizemli özelliklerin doğasını çözebilir.
Bu benzersiz işbirliği, araştırmacıların Jüpiter’in hava durumunu izlemelerine ve atmosferdeki su miktarını tahmin etmelerine olanak tanıyarak, Jüpiter’in bugün nasıl işlediğinin yanı sıra onun ve güneş sistemimizdeki diğer gezegenlerin dört buçuk milyar yıl içinde nasıl oluştuğuna dair fikir veriyor.
NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu ve Hawaii’deki yer tabanlı Gemini Gözlemevi, Juno Uzay Aracı ile birlikte, 804.672.000 km uzaktaki dev gezegen Jüpiter’de gerçekleşen, güneş sistemindeki en güçlü fırtınaları araştırmak için işbirliği yaptı.
Berkeley’deki California Üniversitesi’nden Michael Wong liderliğindeki ve Greenbelt, Maryland’deki NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden Amy Simon ile UC Berkeley’den Imke de Pater‘ın da aralarında bulunduğu bir araştırma ekibi, Hubble ve Gemini’den gelen çok dalga boylu gözlemlerini Jüpiter’e yakın Juno’nun yörüngesinden canavar gezegen hakkındaki görüntülerine bakarak bu uzak dünyadaki çalkantılı hava hakkında yeni bilgileri öğreniyoruz.
Wong, “Jüpiter’in atmosferinin nasıl çalıştığını bilmek istiyoruz” dedi. Juno, Hubble ve Gemini’nin ekip çalışması burada devreye giriyor.
Radyo “Işık Gösterisi”
Jüpiter’in sürekli fırtınaları, Dünya’dakilere kıyasla devasa büyüklüktedir; gök gürültüsü tepeden tepeye 64 km (Dünya’daki tipik gök gürültülerinden beş kat daha uzun) olan güçlü şimşekler, Dünya’nın en büyük şimşeklerinden üç kat daha enerjik olarak yanıp sönerler.
Yeryüzündeki şimşek gibi, Jüpiter’in şimşekleri radyo vericileri gibi davranarak, gökyüzünde parladığında radyo dalgalarının yanı sıra görünür ışık yayar.
Her 53 günde bir, Juno alçaktan uçarak Jüpiter’in fırtına sistemlerine yaklaşıp “sferik” (sferik camlar miyopluğun ve hipermetropluğun tedavisinde kullanılan, kırıcı gücü her eksende eşit olan merceklerdir. -İ.V.) ve “ıslık” olarak bilinen radyo sinyallerini tespit eder ve bu sinyaller daha sonra gezegenin gündüz tarafında veya flaşların başka türlü görünmediği derin bulutlarda bile yıldırımı haritalamak için kullanır.
Her geçişle aynı zamana denk gelen Hubble ve Gemini, Juno’nun yakın plan gözlemlerini yorumlamanın anahtarı olan gezegenin yüksek çözünürlüklü küresel görüntülerini yakalayarak uzaktan izler.
“Juno’nun mikrodalga radyometresi (Ortamdaki, ışık şiddetini ölçer. –İ.V.), kalın bulut katmanlarına nüfuz edebilen yüksek frekanslı radyo dalgalarını tespit ederek gezegenin atmosferinin derinliklerini araştırıyor. Hubble ve Gemini’den gelen veriler bize bulutların ne kadar kalın olduğunu ve bulutların ne kadar derinlerini görebildiğimizi söyleyebilir” diyor Amy Simon.
Araştırma ekibi, Juno tarafından tespit edilen şimşek çakmalarını Hubble tarafından yakalanan optik görüntüleri ve aynı zamanda Gemini tarafından yakalanan termal kızılötesi görüntüleri eşleyerek, yıldırım salgınlarının bulut yapılarının üç yönlü bir kombinasyonu ile ilişkili olduğunu gösterebildi: sudan oluşan derin bulutlar, nemli havanın yükselmesinin neden olduğu büyük konvektif kuleler (Gök gürültüsü) – esasen Jüpiter gök gürültüsü – ve muhtemelen konvektif kulelerin dışındaki daha kuru havanın aşağıya doğru şişmesinin neden olduğu açık bölgeler.
Hubble verileri, konvektif kulelerdeki kalın bulutların yüksekliğini ve derin su bulutlarının derinliğini gösterir. Gemini verileri, derin su bulutlarına bir bakış atmanın mümkün olduğu yüksek seviyeli bulutlardaki açıklıkları açıkça ortaya koyuyor.
Wong, yıldırımın kıvrımlı filamanlı bölgeler olarak bilinen türbülanslı bir alanda yaygın olduğunu düşünüyor ve bu da buralarda nemli konveksiyonun meydana geldiğini gösteriyor.
“Bu siklonik girdaplar, iç enerji bacaları olabilir ve iç enerjiyi konveksiyon (Konveksiyon, katı yüzey ile akışkan arasında gerçekleşen ısı transferinin bir çeşididir. Akışkan içindeki akımlar vasıtası ile ısı transfer edilir. –İ.V.) yoluyla serbest bırakmaya yardımcı olabilir. Her yerde olmuyor, ancak bu siklonlarla ilgili bir şey konveksiyonu kolaylaştırıyor gibi görünüyor.”
Şimşek ile derin su bulutlarını ilişkilendirme yeteneği, araştırmacılara Jüpiter’in atmosferindeki su miktarını tahmin etmeleri için başka bir araç sağlar; bu, Jüpiter’in ve diğer gaz ve buz devlerinin nasıl oluştuğunu ve dolayısıyla güneş sisteminin bir bütün olarak nasıl oluştuğunu anlamak için önemlidir.
Jüpiter hakkında önceki uzay görevlerinden çok şey toplanmış olsa da, derin atmosferde ne kadar su olduğu, ısının içeriden tam olarak nasıl aktığı ve bulutlarda belirli renk ve desenlere neyin sebep olduğu gibi ayrıntıların çoğu bir sır olarak kalıyor. Birleşik sonuç, atmosferin dinamikleri ve üç boyutlu yapısı hakkında fikir verir.
Jack-O-Lantern | Kırmızı Lekesini Görmek
(Jack-O-Lantern: Cadılar Bayramı ile ilişkili oyulmuş bir balkabağı, şalgam veya diğer kök sebze feneridir. İsmi, turba bataklıklarının üzerinde titreyen tuhaf bir ışığın, “will-o’-the-wisp” veya jack-o’-fener denen fenomeninden geliyor. -İ.V.)
Hubble ve Gemini, Juno görevi sırasında Jüpiter’i daha sık gözlemlerken, bilim adamları da Büyük Kırmızı Nokta‘dakiler gibi kısa vadeli değişiklikleri ve kısa süreli özellikleri inceleyebilirler.
Juno’dan alınan görüntüler ve Jüpiter’e önceki görevler, Büyük Kırmızı Nokta’nın içinde zaman içinde görünen, kaybolan ve şekil değiştiren karanlık özelliklerini ortaya çıkardı. Tek tek görüntülerden, bunların yüksek bulut katmanındaki bazı gizemli koyu renkli malzemelerden mi kaynaklandığı yoksa bunun yerine yüksek bulutlardaki delikler mi olduğu -aşağıdaki daha derin, daha karanlık bir katmana açılan pencereler- açık değildi.
Şimdi, Hubble’dan gelen görünür ışık görüntülerini Gemini’den alınan termal kızılötesi görüntülerle birbiri ardına saatler içinde karşılaştırma yeteneği ile soruyu cevaplamak mümkün. Görünür ışıkta karanlık olan bölgeler kızılötesi olarak çok parlaktır, bu da onların bulut katmanında delikler olduğunu gösterir. Bulutsuz bölgelerde, Jüpiter’in içinden çıkan ve kızılötesi ışık şeklinde yayılan ısının -aksi takdirde yüksek seviyeli bulutlar tarafından engellenmesi- uzaya kaçması ve bu nedenle Gemini görüntülerinde parlak görünür.
Wong, “Bir tür jack-o-fener gibi,” der ve devam eder; “Bulutsuz alanlardan gelen parlak kızılötesi ışığı görüyorsunuz, ancak bulutların olduğu yerde, kızılötesinde gerçekten karanlık.”
Jovian Hava Durumu İzleyicileri olarak Hubble ve Gemini
(Jovian: Jüpiter gezegenine ait, Jüpiter gezegeni ile ilgili -İ.V.)
Jüpiter’in Hubble ve Gemini tarafından Juno misyonunu desteklemek üzere düzenli olarak görüntülenmesi, rüzgar düzenlerindeki değişiklikler, atmosferik dalgaların özellikleri ve atmosferdeki çeşitli gazların dolaşımı dahil olmak üzere diğer birçok hava olayının çalışmasında da değerli olduğunu kanıtlıyor.
Hubble ve Gemini, gezegeni bir bütün olarak izleyebilir ve Juno’nun ölçümlerine referans olması için, tıpkı Dünya’yı gözlemleyen hava durumu uydularının NOAA’nın yüksekten uçan Kasırga Avcıları için bağlam sağladığı gibi, birden çok dalga boyunda gerçek zamanlı temel haritalar sağlayabilir.
Simon, “Şimdi rutin olarak bu yüksek çözünürlüklü görüntüleri birkaç farklı gözlemevi ve dalga boyundan aldığımız için Jüpiter’in hava durumu hakkında çok daha fazla şey öğreniyoruz” der ve şöyle devam eder; “Bu bizim bir hava durumu uydusuna eşdeğerdir. Sonunda hava döngülerini incelemeye başlayabiliriz.”
Hubble ve Gemini gözlemleri Juno verilerini yorumlamak için çok önemli olduğundan, Wong ve meslektaşları Simon ile Pater, işlenen tüm verileri, Baltimore Maryland’da bulunan Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’ndeki Mikulski Uzay Teleskopları Arşivleri (MAST) aracılığıyla diğer araştırmacılar için kolayca erişilebilir hale getiriyor.
“Önemli olan, Juno misyonunu destekleyen bu devasa veri setini toplamayı başardık. Veri setinin o kadar çok uygulaması var ki tahmin bile edemeyiz. Bu verileri nasıl işleyeceğini kendi başlarına çözme zorunluluğunu ortadan kaldırıyoruz. Yani, diğer insanların kolayca ulaşabilecekleri şekilde bilim yapmasını sağlayacağız” diyor Wong.
İlhan Vardar
Kaynak
Hubblesite 2020/21 Basın Bülteni
NASA, ESA ve MH Wong (UC Berkeley) ve ekibi