Buzlu ötegezegenlerde hayata dair yeni ipuçları

Kızılötesi Kuzey Işıklarının 2006’da (kırmızı) nasıl göründüğünün sanatsal bir temsili. Koyu kırmızı konumlar, doğrulanmış kutup ışığı konumlarını gösterirken, daha soluk kırmızı, potansiyel kutup ışığı konumlarını belirtmek için kullanılır. Resim kredisi: Ağustos 2005’te Hubble Uzay Teleskobu (görünür spektrumda) tarafından gözlemlenen Uranüs’ün arka plan görüntüsü için NASA, ESA ve M. Showalter (SETI Enstitüsü). Resim kredisi: NASA, ESA ve M. Showalter (SETI Enstitüsü) Ağustos 2005’te Hubble Uzay Teleskobu (görünür spektrumda) tarafından gözlemlenen Uranüs’ün arka plan görüntüsü için.

Leicester Üniversitesi’ndeki gökbilimciler kızılötesi (IR) bir auroranın varlığını doğruladılar. Uranüs.

Uranüs’ün soğuk dış gezegeninde kızılötesi kutup ışıklarının varlığı ilk kez Leicester Üniversitesi’ndeki gökbilimciler tarafından doğrulandı.

Bu keşif, güneş sistemimizdeki gezegenlerin manyetik alanlarının sırlarına ve hatta uzak dünyaların yaşamı destekleyip desteklemediğine ışık tutabilir.

Bilim ve Teknoloji Tesisleri Konseyi’nin (STFC) desteğiyle bilim adamlarından oluşan ekip, araştırmaların başladığı 1992 yılından bu yana Uranüs’ün kızılötesi (IR) aurorasının ilk ölçümlerini elde etti. Uranüs’ün ultraviyole (UV) aurorası o zamandan beri gözlemleniyor. 1986’da henüz kızılötesi bir auroranın doğrulanması gözlemlenmemişti. Bilim adamlarının vardığı sonuçlar 23 Ekim’de dergide yayınlandı. Doğa astronomisi.

Ortalama emisyon spektrumu, bir dalga boyunda belirli konumlara yerleştirilmiş değerli H3+ emisyon çizgilerinin (Q çizgileri olarak bilinir) açıklamalı konumlarıyla birlikte 3,4 ila 4,0 µm arasındadır. Her çizginin parlaklığı, H3+ parçacıklarının sıcaklığı ve yoğunluğu ile belirlenir. gezegenin atmosferi. Kredi bilgileri: Leicester Üniversitesi

Manyetik yanlış hizalama ve aurora borealis

Buz devleri Uranüs ve Neptün Manyetik alanları döndükleri eksenlerle aynı hizada olmadığından güneş sistemimizdeki sıra dışı gezegenlerdir. Bilim insanları henüz bir açıklama bulamamış olsa da ipuçları Uranüs’ün auroralarında yatıyor olabilir.

Auroralara, aşağı doğru yönlendirilen ve gezegenin manyetik alan çizgileri yoluyla gezegenin atmosferiyle çarpışan yüksek enerjili yüklü parçacıklar neden olur. Bu sürecin Dünya üzerindeki en ünlü sonuçları kuzey ve güney ışıklarının görülmesidir. Atmosferinin çoğunlukla hidrojen ve helyum karışımı olduğu Uranüs gibi gezegenlerde, bu auroralar görünür spektrumun dışında ve kızılötesi (IR) gibi dalga boylarında ışık yayacaktır.

Teleskopun, uyduları Titania, Miranda, Umbriel ve Oberon’un görülebildiği Uranüs’e odaklanan fotoğraf çekiminin (5 Eylül 2006) kapsamlı filmi. Filmde tüm nesneler için çift pozlama var, bu da gökyüzüne baktığımızda Dünya atmosferinin etkisini azaltmak için bir çıkarma efektidir. Bu filmde potansiyel galaksileri ve yıldızları da görüyoruz! Kredi bilgileri: Leicester Üniversitesi

Yöntemler ve sonuçlar

Ekip, Keck II teleskopunu kullanarak gezegenin yaydığı ışığın belirli dalga boylarını analiz ederek elde edilen kızılötesi aurora ölçümlerini kullandı. Bundan, bu gezegenlerden gelen ışığı (emisyon çizgileri olarak bilinir) barkoda benzer şekilde analiz edebilirler. Kızılötesi spektrumda H olarak bilinen yüklü bir parçacık tarafından yayılan çizgiler₃⁺ Parlaklık, parçacığın ne kadar sıcak veya soğuk olduğuna ve atmosferin o katmanının ne kadar yoğun olduğuna bağlı olarak değişecektir. Böylece çizgiler gezegende bir termometre görevi görüyor.

Gözlemleri H’de net artışlar olduğunu ortaya çıkardı₃⁺ Kızılötesi auroranın varlığının neden olduğu iyonlaşmayla tutarlı olarak, sıcaklıkta çok az değişiklik olan Uranüs atmosferinin yoğunluğu. Bu sadece güneş sistemimizdeki ötegezegenlerin manyetik alanlarını daha iyi anlamamıza yardımcı olmakla kalmıyor, aynı zamanda yaşamı desteklemeye uygun diğer gezegenleri belirlememize de yardımcı olabiliyor.

Uranüs’ün üst atmosferinin kızılötesi parlaklığı 6 saatlik bir süre boyunca ölçülmüştür ve siyah kenarlarla işaretlenmiş ve herhangi bir parçalanma veya nokta olmadan işaretlenmiş alanlar, artan emisyonun (gün batımı sonrası kızıllık) bölgeleridir. Dilim alanları, sinyalin doğrulanamayacak kadar zayıf olmasına rağmen olası bir auroranın var olduğu anlamına gelir; noktalı alanlar ise bu noktalarda herhangi bir auroranın mevcut olmadığı anlamına gelir. Kredi bilgileri: Leicester Üniversitesi

Çıkarımlar ve gelecekteki çalışmalar

Leicester Üniversitesi Fizik ve Astronomi Fakültesi’nde doktora öğrencisi olan baş yazar Emma Thomas şunları söyledi: “Uranüs dahil tüm gaz devi gezegenlerin sıcaklığı yüzlerce Kelvin derecedir.santigrat Modeller, Güneş’in yalnızca ısınıp bizi bu gezegenlerin beklenenden daha sıcak olduğuna dair büyük soruyla karşı karşıya bırakıp bırakmadığını nasıl öngörüyor? Bir teori, auroradan manyetik ekvatora ısı üreten ve iten aktif auroraların sorumlu olduğunu öne sürüyor.

Uranüs’ün üst atmosferinin kızılötesi parlaklığı, gezegen döndükçe ortaya çıkan (çoğu aurorada gördüğümüz oval şekli oluşturan) manyetik alan çizgilerinin halkalarıyla birlikte ölçülmüştür. Bu halkalara kabuk adı verilir ve auroral sinyallerin çoğunluğunun kesikli ve noktalı çizgiler arasında oluşmasını bekleriz (1986’da gördüğümüz gibi), sonuçlarımızın bir kısmında da öyle oldu. Kredi bilgileri: Leicester Üniversitesi

“Şimdiye kadar keşfedilen ötegezegenlerin çoğunluğu Neptün-altı kategorisindedir ve bu nedenle fiziksel olarak Neptün ve Uranüs’e boyut olarak benzerler. Bu aynı zamanda benzer manyetik ve atmosferik özellikler anlamına da gelebilir. hem gezegenin manyetik alanı hem de atmosferi, bu dünyaların atmosferleri ve manyetik alanları ve dolayısıyla yaşama uygunluğu hakkında tahminlerde bulunabiliyoruz.

“Bu makale, sonunda kızılötesi aurorayı ortaya çıkaran ve gezegende aurora araştırmalarında yeni bir çağ başlatan, Uranüs’ün aurorasına ilişkin otuz yıllık çalışmanın doruk noktasıdır. Sonuçlarımız buzlu dev aurora hakkındaki bilgimizi genişletmeye ve anlayışımızı geliştirmeye devam edecektir. Güneş sistemimizdeki, Ötegezegenlerdeki ve hatta kendi gezegenimizdeki gezegensel manyetik alanların etkisi.

Bulgular aynı zamanda bilim adamlarına, Kuzey ve Güney Kutbu’nun jeomanyetik tersinme olarak bilinen yarım küre konumlarını değiştirdiği Dünya’daki nadir bir fenomen hakkında fikir verebilir.

Emma ekliyor: “Bu olayla ilgili çok fazla çalışmamız yok ve bu nedenle uydular, iletişim ve navigasyon gibi Dünya’nın manyetik alanına bağlı sistemler üzerinde ne gibi etkileri olacağını bilmiyoruz. Ancak bu süreç her gün yaşanıyor. Uranüs, iki dönme ekseni arasındaki benzersiz dengesizlikten kaynaklanmaktadır.” Ve mıknatıslar. Uranüs’ün aurora’sı üzerinde devam eden araştırmalar, Dünya gelecekte kutupsal bir ters dönüş gösterdiğinde neler bekleyebileceğimiz ve bunun manyetik alanı için ne anlama geleceği hakkında veriler sağlayacaktır.

Referans: “Uranüs’teki kızılötesi auroranın Keck-NIRSPEC kullanılarak tespit edilmesi”, Emma M. Thomas, Henrik Melin ve Tom S. Stallard ve Muhammed N. Chowdhury, Ruyan Wang, Katie Knowles ve Steve Miller, 23 Ekim 2023, Doğa astronomisi.
doi: 10.1038/s41550-023-02096-5