Jüpiter’in 40 yıllık gizemi çözüldü


College London Üniversitesi’nin (UCL) eş öncülüğünde çalışan bir araştırma takımı, Jüpiter’in birkaç dakikada bir çıkardığı olağanüstü X-ışını patlamasının gizemini onlarca yıl sonra çözmüş.

Söz konusu X-ışınları, Jüpiter aurorasının bir parçasını oluşturuyor. Görünen ve görünmeyen ışıklardan oluşan bu patlamalar, yüklü parçacıkların gezegenin atmosferiyle etkileşime girmesiyle ortaya çıkıyor. Benzer bir olgu Dünya’da da yaşanıyor ve kuzey ışıkları oluşuyor. Fakat Jüpiter’inki çok daha güçlü: İnsan medeniyetinin tamamına kısa süre enerji sağlamaya yetecek yüzlerce gigawatt* enerji ortaya çıkarıyor.

Science Advancesbülteninde yayımlanan yeni çalışmada araştırmacılar, NASA’nın an itibarıyla Jüpiter’in yörüngesinde gezen uydusu Juno’nun gezegen ortamına yönelik yaptığı yakın gözlemler ile Avrupa Uzay Ajansı’nın (Dünya’nın yörüngesinde bulunan) XMM-Newton gözlemevinden alınan eş zamanlı X-ışını ölçümlerini birleştirmişler.

UCL ve Çin Bilimler Akademisi öncülüğünde çalışan araştırma takımı, bu X-ışını parlamalarının Jüpiter’in manyetik alan hatlarındaki dönemsel titreşimlerle tetiklendiğini keşfetmiş. Söz konusu titreşimler plazma (iyonlaşmış gaz) dalgaları üretiyor. Bu dalgaların gönderdiği ağır iyon parçacıkları, manyetik alan hatları boyunca “sörf yaparak” gezegenin atmosferine çarpıyor ve X-ışını şeklinde enerji yayıyor.

UCL Mullard Uzay Bilimleri Laboratuvarı’nda çalışan eş baş yazar Dr. William Dunn, “Jüpiter’in X-ışını auroraları ürettiğini kırk yıldır görüyorduk fakat nasıl olduğunu bilmiyorduk” diyor. “Yalnızca, iyonlar gezegenin atmosferine çarptığı zaman oluştuklarını biliyorduk”

“Şimdiyse bu iyonların, plazma dalgalarıyla nakledildiğini biliyoruz. Dünya’nın kendi aurorası da benzer bir süreçle oluşmasına rağmen, daha önce böyle bir açıklama önerilmemişti. Dolayısıyla bu durum, uzaydaki pek çok farklı ortamda var olan evrensel bir olgu olabilir.”

X-ışını auroraları, genelde bir saat gibi düzenli şekilde Jüpiter’in kuzey ve güney kutuplarında meydana geliyor. Bu gözlem sırasında Jüpiter’de, her 27 dakikada bir X-ışını patlamaları oluşuyor.

Volkanik gazdan çıkan ve atmosfere çarpan bu yüklü iyon parçacıkları, Jüpiter’in uydusu Io’daki dev yanardağlardan uzaya dökülüyor.

Bu gaz, Jüpiter’in yakın çevresindeki çarpışmalar sebebiyle iyonlaşıyor (atomları elektronlarından ayrılıyor) ve gezegeni çevreleyen bir plazma çöreği meydana getiriyor.

Pekin – Çin Bilimler Akademisi’nde çalışan eş yazar Dr. Zhonghua Yao, “Bu temel süreci belirlediğimizden, sırada araştırılacak bir sürü olasılık var” diyor. “Farklı tür yüklü parçacıkların dalgalar üzerinde ‘sörf yaptığı’ benzer süreçler muhtemelen Satürn, Uranüs, Neptün ve belki ötegezegenlerin etrafında da meydana geliyor.”

UCL Mullard Uzay Bilimleri Laboratuvarı’nda çalışan eş yazar Profesör Graziella Branduardi-Raymont, “X-ışınları, genelde kara delikler ve nötron yıldızları gibi son derece yüksek ve şiddetli olgular ile oluşuyor” diyor. “Dolayısıyla, o ışınların bu gezegenlerde de oluşması tuhaf görünüyor.

“Uzay yolculuğunun ötesinde oldukları için kara delikleri asla ziyaret edemeyiz fakat Jüpiter, kapımızın eşiğinde duruyor. Juno uydusunun Jüpiter’in yörüngesine ulaşmasıyla birlikte gökbilimciler artık, X-ışını oluşturan bir ortamı yakından incelemek bakımından benzersiz bir fırsat yakalıyor.”

Araştırmacılar yeni çalışmada, Jüpiter ve çevresine yönelik Juno ile XMM-Newton uydularının 26 saatlik bir süre boyunca devamlı şekilde yürüttüğü gözlemleri analiz etmişler.

Bilim insanları, Juno’nun tespit ettiği plazmadaki dalgalar ile XMM-Newton’un Jüpiter’in kuzey kutbunda tespit ettiği X-ışını aurora parıltıları arasında belirgin bir bağlantı bulunduğunu keşfetmişler. Daha sonra bilgisayar modellemesi kullanarak, söz konusu dalgaların ağır parçacıkları Jüpiter’in atmosferine doğru sürüklediğini doğrulamışlar.

Manyetik alan hatlarının neden dönemsel şekilde titreştiği tam bilinmiyor fakat bu titreşim, güneş rüzgarıylda olan etkileşimlerden veya Jüpiter’in manyetosferinde akan yüksek hızlı plazmalardan kaynaklanıyor olabilir.

Jüpiter’in manyetik alanı son derece kuvvetli (Dünya’nınkinden 20.000 kat kadar büyük) ve bu yüzden, bu manyetik alanın kontrol ettiği alan olan manyetosfer de son derece geniş. Bu alan geceleyin gökyüzünde görülecek olsaydı, Ay’ın birkaç katı kadarlık bir bölge kaplardı.

*Jüpiter’in X-ışını aurorası, bir enerji santralinin birkaç günde üretebileceği enerji miktarına eşit olan bir gigawatt kadar enerjiyi tek başına yayıyor.

Kaynak: //dx.doi.org/10.1126/sciadv.abf0851