eso2104tr — Bilim Bülteni

Jüpiter’in güçlü katyuvarı rüzgârları ilk kez ölçüldü

18 Mart 2021

Avrupa Güney Gözlemevi’nin (ESO) ortağı olduğu Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi’ni (ALMA) kullanan bir gökbilimciler ekibi Jüpiter’in orta atmosferindeki rüzgârları ilk kez doğrudan ölçebildi. 1990’lardaki bir kuyruklu yıldız çarpışmasının sonuçlarını analiz eden araştırmacılar Jüpiter’in kutupları yakınında hızları saatte 1450 kilometreye kadar çıkan inanılmaz güçlü rüzgârları ortaya çıkardı. Ekibin tabiriyle bu rüzgârların temsil ettiği şey “Güneş Sistemi’mizdeki benzersiz meteorolojik canavar” olabilir.

Jüpiter belirgin kırmızı ve beyaz bantlarıyla ünlüdür: gökbilimcilerin genellikle Jüpiter’in alt atmosferindeki rüzgârları izlemek üzere kullandığı hareket halindeki çalkantılı gaz bulutları. Gökbilimciler ayrıca Jüpiter’in kutuları yakınlarında, gezegenin üst atmosferindeki güçlü rüzgârlarla bağlantı olduğu anlaşılan, kutup ışıkları olarak bilinen canlı parıltıları da görmüştür. Ancak şimdiye kadar araştırmacılar bu iki atmosfer tabası arasındaki, katyuvarında (stratosfer) oluşan rüzgâr desenlerini doğrudan ölçememişti.

Jüpiter’in katyuvarındaki rüzgâr hızlarını rüzgâr-takip teknikleri ile ölçebilmek mümkün değildir çünkü atmosferin bu kısmında bulutlar yoktur. Ancak, gökbilimciler 1994 yılında gaz devi ile olağanüstü bir şekilde çarpışan Shoemaker–Levy 9 kuyruklu yıldızı biçiminde alternatif bir ölçüm aracı geliştirdi. Bu çarpmanın Jüpiter’in katyuvarında meydana getirdiği yeni moleküller, rüzgâr sayesinde o zamandan bu yana hareket halindeler.

Fransa’daki Bordeaux Astrofizik Laboratuvarı’ndan Thibault Cavalié liderliğindeki bir gökbilimciler ekibi Jüpiter’deki katyuvarı “jetlerini” doğrudan ölçebilmek için bu moleküllerden birini izledi — hidrojen siyanür. Bilim insanları “jetler” kelimesini atmosferdeki dar rüzgâr bantlarına işaret ederken kullanıyor, Dünya’nın jet akımları gibi.

En dikkat çekici sonuç kutupların yakınlarındaki kutup ışıkları altında yer alan, hızları saniyede 400 metreye kadar çıkan güçlü jetlerin varlığıydı,” diyor Cavalié. Saatte 1450 kilometreye karşılık gelen bu rüzgâr hızları, Jüpiter’in Büyük Kırmızı Lekesi’nde ulaşılan maksimum fırtına hızının iki katından, Dünya’daki en güçlü fırtınalarda ölçülen rüzgâr hızından ise üç kat daha fazladır.

Tespitlerimize göre bu jetler Dünya’nın dört katı büyüklüğünde bir çapa ve 900 kilometre yüksekliğe sahip dev bir girdap gibi davranıyor olabilir,” diye açıklıyor Bordeaux Astrofizik Laboratuvarı’ndan eş-yazar Bilal Benmahi. “Bu büyüklükte bir girdap Güneş Sistemi’mizdeki eşsiz bir meteorolojik canavara benzetilebilir,” diye ekliyor Cavalié.

Gökbilimciler Jüpiter’in kutuplarındaki güçlü rüzgârların varlığından haberdardı, ancak bunlar bugün Astronomy & Astrophysics adlı dergide yayımlanan yeni araştırmanın odaklandığı alanın yüzlerce kilometre üstünde, atmosferin üst kısımlarında yer almaktaydı.  Önceki araştırmalara göre bu üst-atmosfer rüzgârları hızlarını azaltarak katyuvarına kadar alçalmadan çok önce yok olmaktaydılar. “Yeni ALMA verileri bunun tam tersini söylüyor,” diyor ve ekliyor Cavalié, Jüpiter’in kutuplarına yakın bölgede böylesine güçlü katyuvarı rüzgârlarıyla karşılaşmak “gerçek bir sürprizdi”.  

Ekip, Shoemaker–Levy 9 çarpmasından bu yana Jüpiter’in katyuvarında dolaşan hidrojen siyanür moleküllerini analiz etmek için Şili’nin kuzeyindeki Atacama Çölü’ne bulunan 66 yüksek-hassasiyetli ALMA anteninin 42’sini kullandı. ALMA verileri ile gezegenin bu bölgesindeki rüzgârların neden olduğu Doppler kayması — moleküller tarafından yayılan ışınımın frekansındaki küçük değişimler — ölçülebildi. “Bu kaymayı ölçerek rüzgârların hızını ortaya çıkardık, aynı tren düdüğündeki frekansın değişiminden hareket halindeki trenin hızını bulmak gibi,” diyor ABD Southwest Araştırma Merkezi’nden eş-yazar gezegen bilimci Vincent Hue.

Şaşırtıcı kutup rüzgârlarına ek olarak ekip ayrıca ALMA verilerini kullanarak gezegenin ekvatoru civarındaki güçlü katyuvarı rüzgârlarının varlığını, hızlarını yine ilk kez doğrudan ölçerek, onaylamış oldu. Gezegenin bu bölgesinde tespit edilen jetlerin ortalama hızları saatte 600 kilometreye kadar ulaşıyor.

Jüpiter’in kutuplarındaki ve ekvator bölgesindeki katyuvarı rüzgârlarını izlemek için gereken ALMA gözlemleri, teleskop zamanının 30 dakikasını aldı. “Bu kadar kısa bir sürede ulaştığımız ayrıntı seviyesi ALMA gözlemlerinin gerçek gücünü ortaya koyuyor,” diyor ABD Southwest Araştırma Enstitüsü’nden eş-yazar Thomas Greathouse. “Bu rüzgârların ilk kez doğrudan ölçülebilmesi beni hayretler içinde bırakıyor.

Bu ALMA sonuçları Jüpiter’in kutup ışıkları bölgelerinin araştırılmasına dair yeni bir pencere açıyor ki, bu durum birkaç ay öncesine kadar beklenen bir şey değildi,” diyor Cavalié. “JUICE görevi ve Milimetre-altı Dalga Boyu Aygıtı ile yapılacak benzer ve daha kapsamlı ölçümler için de zemin hazırlamış oldular,” diye ekliyor Greathouse, önümüzdeki yıl uzaya fırlatılması beklenen, Avrupa Uzay Ajansı’nın Jüpiter Buzlu Uydular Kaşifi’ne atıf yaparak.

ESO’nun ilk ışığını bu on yılın sonunda alması beklenen, yer-konuşlu Aşırı Büyük Teleskobu da (ELT) Jüpiter’i keşfetmeye devam edecek. Gezegenin kutup ışıklarını ayrıntılı bir şekilde gözleyecek olan teleskop, Jüpiter’in atmosferi hakkında yeni bakış açıları sağlayacak.

Daha fazla bilgi

Bu araştırma "First direct measurement of auroral and equatorial jets in the stratosphere of Jupiter" başlıklı bir makale olarak Astronomy & Astrophysics (doi: 10.1051/0004-6361/202140330) dergisinde yayımlanmak üzere sunulmuştur.

Araştırma ekibinde T. Cavalié (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux [LAB], France, and LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University [LESIA], France), B. Benmahi (LAB), V. Hue (Southwest Research Institute [SwRI], USA), R. Moreno (LESIA), E. Lellouch (LESIA), T. Fouchet (LESIA), P. Hartogh (Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung [MPS], Germany), L. Rezac (MPS), T. K. Greathouse (SwRI), G. R. Gladstone (SwRI), J. A. Sinclair (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, USA), M. Dobrijevic (LAB), F. Billebaud (LAB) ve C. Jarchow (MPS) yer almaktadır.

Avrupa Güney Gözlemevi ESO, Avrupa'daki en önemli hükümetler-arası gökbilim kuruluşudur ve dünyanın en üretken gökbilim gözlemevidir. 16 Üye Ülke: Avusturya, Belçika, Çekya, Danimarka, Finlandiya, Fransa, Finlandiya, Almanya, İtalya, Hollanda, Polonya, Portekiz, İrlanda, İspanya, İsveç, İsviçre ve İngiltere ile ev sahibi Şili ve stratejik ortak Avustralya tarafından desteklenmektedir. Tasarıma, inşaya ve önemli bilimsel keşiflere olanak sağlayan güçlü yer tabanlı gözlem faaliyetlerine odaklanan iddialı bir program yürütmektedir. ESO ayrıca gökbilim araştırmalarında teşvik edici ve düzenleyici bir dayanışma konusunda öncü bir rol oynamaktadır. ESO Şili'nin Atacama Çölü bölgesinde benzeri olmayan üç adet birinci sınıf gözlem yerleşkesi işletmektedir: La Silla, Paranal ve Chajnantor. ESO Paranal'da dünyanın en gelişmiş optik gökbilim gözlemevi olan Çok Büyük Teleskop'u (Very Large Telescope), ve iki tarama teleskopu işletmektedir. Kırmızı ötesi gözlem teleskopu VISTA dünyanın en büyük tarama teleskopudur ve VLT tarama teleskopu (VST) ise sadece görünür ışıkta gökyüzünü taramak için tasarlanan dünyanın en büyük teleskopudur. ESO var olan en büyük gökbilim projesi ve devrimsel gökbilim teleskopu ALMA'nın ana ortağıdır. ESO şu anda Paranal civarındaki Cerro Armazones’te 39-metre çaplı "gökyüzünü izleyen dünyanın en büyük gözü" olacak Avrupa Aşırı Büyük Teleskopu, E-ELT'yi inşa etmektedir.

Atacama Büyük Milimetre/Milimetre-altı Dizgesi (ALMA) uluslar-arası bir gökbilim tesisidir ve Şili Cumhuriyeti ile iş birliğinde bir ESO, ABD Ulusal Bilim Vakfı (NSF) ve Japonya Doğa Bilimleri Ulusal Enstitüleri (NINS) ortaklığıdır. ALMA Avrupa'da Üye Ülkeler adına ESO tarafından, NSF ile Kanada Ulusal Araştırma Vakfı (NRC) tarafından, Tayvan Ulusal Bilim Konseyi (NSC) ve Tayvan Sinica Akademisi (AS) tarafından, NINS ve Kore Gökbilim ve Uzay Bilimleri Enstitüsü (KASI) iş birliği ile finanse edilmektedir. ALMA'nın yapımı ve işletilmesi Avrupa kısmında Üye Ülkeler adına ESO tarafından, Kuzey Amerika kısmında Üniversiteler Birliği Kuruluşu (AUI) tarafından yönetilen Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi (NRAO) tarafından, Doğu Asya kısmında Japonya Ulusal Gökbilim Gözlemevi (NAOJ) tarafından yürütülmektedir. Birleşik ALMA Gözlemevi (JAO), birleştirilmiş liderliği ve ALMA'nın oluşturulması, idaresi ve işletilmesinin yönetimini sağlamaktadır.

ESO Basın Bültenlerinin çevirileri ESO Bilim Toplum Ağı’nda (ESON) bulunan ESO üyesi ve diğer ülkelerdeki bilim toplum uzmanları ve bilim iletişimcileri tarafından gerçekleştirilmektedir. ESON Türkiye çeviri ekibinde Orta Doğu Teknik Üniversitesi (Ankara) ve Çağ Üniversitesi – Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi’nden (Mersin) uzman kişiler yer almaktadır.

Bağlantılar

İletişim

Arif Solmaz
Çağ Üniversitesi - Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi
Mersin, Türkiye
Tel: +90 324 651 48 00
E-posta: arifscag@gmail.com

Thibault Cavalié
Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux
Bordeaux, France
Tel: +33 (0)5 40 00 32 71
E-posta: thibault.cavalie@u-bordeaux.fr

Bilal Benmahi
Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux
Bordeaux, France
Tel: +33 (0)5 40 00 32 76
E-posta: bilal.benmahi@u-bordeaux.fr

Vincent Hue
Southwest Research Institute
San Antonio, TX, USA
Tel: +1 (210) 522-5027
E-posta: vhue@swri.org

Thomas Greathouse
Southwest Research Institute
San Antonio, TX, USA
Tel: +1 (210) 522-2809
E-posta: tgreathouse@swri.edu

Suzanna Randall (astronomer who did not participate in the study; contact for external comment and questions on ALMA)
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
E-posta: srandall@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Cep: +49 151 241 664 00
E-posta: press@eso.org

Connect with ESO on social media

Bu bir ESO Basın Bülteni çevirisidir eso2104.

Bülten Hakkında

Bülten No.:eso2104tr
Adı:Jupiter
Tür:Solar System : Planet : Feature : Atmosphere
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2021A&A...647L...8C

Görüntüler

Representation of stratospheric winds near Jupiter’s south pole
Representation of stratospheric winds near Jupiter’s south pole
sadece İngilizce
Comet Shoemaker–Levy 9 impacting Jupiter in 1994
Comet Shoemaker–Levy 9 impacting Jupiter in 1994
sadece İngilizce
Sharpening up Jupiter
Sharpening up Jupiter
sadece İngilizce

Videolar

Powerful stratospheric winds near Jupiter’s south pole (animation)
Powerful stratospheric winds near Jupiter’s south pole (animation)
sadece İngilizce
Animated view of Jupiter showing comet Shoemaker–Levy 9 impact sites
Animated view of Jupiter showing comet Shoemaker–Levy 9 impact sites
sadece İngilizce