Gökbilimciler, benzer gezegenler Uranüs ve Neptün’ün neden farklı renklerde olduğunu artık daha iyi anlıyor. Gemini Kuzey teleskobu, NASA Kızılötesi Teleskop Tesisi ve Hubble Uzay Teleskobu’yla yapılan gözlemleri kullanan araştırmacılar, her iki gezegene dönük gözlemlerle uyuşan tek bir atmosfer modeli geliştirmişler. Modele göre Uranüs’teki yoğun pus, gezegenin durgun atmosferinde birikerek Neptün’den daha açık renkte görünmesine sebep oluyor.
Neptün ve Uranüs’ün pek çok ortak yanı var. Kütleleri, boyutları ve atmosfer bileşimleri birbirine benzese de, görünüşleri önemli derecede farklı. Görünür dalga boylarında Neptün belirgin ölçüde daha mavi renk sergilerken, Uranüs ise soluk bir camgöbeği tonunda görünüyor. Şimdiyse gökbilimciler, bu iki gezegenin neden farklı renklere sahip olduğunu açıklayabiliyorlar.
Yeni araştırmada, her iki gezegende de bulunan yoğun pus katmanının Uranüs’te daha kalın olduğu ve Uranüs’ü daha fazla ‘beyazlattığı’ öne sürülüyor [1]. Neptün ve Uranüs’ün atmosferlerinde hiç pus olmasaydı, iki gezegen de hemen hemen eşit ölçüde mavi görünürdü [2].
Bilim insanlarının vardığı bu sonuç, Oxford Üniversitesinde çalışan gezegen bilimci Patrick Irwin’in öncülüğündeki uluslararası bir araştırma takımının geliştirdiği modelden [3] geliyor. Model, Neptün ve Uranüs’ün atmosferlerindeki aerosol katmanlarını tanımlamak için geliştirilmiş [4]. Bu gezegenlerin üst atmosferlerine yönelik yürütülen önceki araştırmalarda, atmosferin sadece belli dalga boylarındaki görünümüne odaklanılmış. Fakat birden fazla atmosfer katmanından oluşan yeni model, her iki gezegende de geniş bir dalga boyu aralığında yapılan gözlemlerle uyuşuyor. Yeni model ayrıca, daha önce sadece metan bulutları ve hidrojen sülfür buzları içerdiği düşünülen daha derin katmanlardaki pus parçacıklarını da kapsıyor.
Geçtiğimiz hafta Journal of Geophysical Research: Planets bülteninde yayımlanan makalenin baş yazarı Irwin, “Morötesi ve yakın kızılötesi dalga boylarından yansıyan güneş ışığı gözlemleriyle eş zamanlı uyuşan ilk model bu” açıklamasında bulunuyor. “Model ayrıca, Uranüs ve Neptün arasındaki görünür renk farklılığını da ilk defa açıklıyor.”
Araştırma takımının modeli, farklı irtifalardaki üç aerosol katmanından meydana geliyor [5]. En önemli katman, pus parçacıklarından oluşan ve rengi etkileyen orta katman. Bu katman, Uranüs’te Neptün’e göre daha kalın. Araştırmacılar, her iki gezegende de metan buzunun yoğunlaşarak bu katmanda yer alan parçacıkların üzerine çöktüğünü ve ‘metan kar yağışıyla’ birlikte parçacıkları atmosferin daha derinlerine çektiğini düşünüyor. Neptün’ün atmosferi Uranüs’ün atmosferinden daha faal ve çalkantılı olduğundan, bilim insanları Neptün’ün atmosferinin metan parçacıklarını pus katmanına karıştırmada ve ‘kar’ meydana getirmede daha etkili olduğunu düşünüyor. Böylelikle daha fazla pus ortadan kalkıyor ve Neptün’ün pus katmanı, Uranüs’teki pus katmanına göre daha ince kalıyor. Bu durum, Neptün’ün mavi renginin daha kuvvetli görünmesi anlamına geliyor.
Berkeley – California Üniversitesinde çalışan ve yeni bulguların ardındaki takımın üyesi olan gökbilimci Mike Wong, “Bu modeli geliştirmenin, buz devlerinin atmosferlerindeki bulut ve pusları anlamamıza yardımcı olacağını bekliyorduk” diyor. “Uranüs ve Neptün’ün renkleri arasındaki farkı açıklamak ise beklenmedik bir ikramiye olmuştu.”
Irwin’in takımı, modeli geliştirmek için morötesi, görünür ve yakın kızılötesi dalga boylarını (0,3’ten 2,5 mikrometreye kadar) kapsayan bir dizi gezegen gözlemini analiz etmiş. Bu gözlemler, Hawaii’deki Maunakea dağının zirvesi yakınında yer alan Gemini Kuzey teleskobundaki Yakın Kızılötesi Tümleşik Alan Tayfölçeri’nin (NIFS) yanısıra yine Hawaii’de bulunan NASA Kızılötesi Teleskop Tesisi’nden alınan arşiv verilerinden ve NASA/ESA Hubble Uzay Teleskobu’ndan elde edilmiş.
Gemini Kuzey’de yer alan NIFS cihazı, görüş alanındaki her nokta için görünge (bir cismin farklı dalga boylarında ne kadar parlak olduğunun ölçütü) sunabilmesi sebebiyle özel bir önem taşıyor. Araştırma takımı bu sayede her iki gezegenin atmosferinin hem tam gezegen diski boyunca hem de bir dizi yakın kızılötesi dalga boyu çapında ne kadar yansıtıcı olduğuna yönelik detaylı ölçümler elde etmiş.
ABD Ulusal Bilim Vakfında Gemini Program Yetkilisi olan Martin Still, “Gemini gözlemleri, gezegen komşularımızın tabiatına dair yeni tespitler sunmaya devam ediyor” diyor. “Bu deneyde ise Gemini Kuzey, yer ve uzay tabanlı tesislerde atmosferik pusların tespiti ve nitelendirilmesi bakımından çok önemli bir bileşen sağladı.”
Model ayrıca Neptün’de ara sıra görülen ve Uranüs’te daha nadir tespit edilen koyu noktaları açıklamaya da yardımcı oluyor. Gökbilimciler her iki gezegenin atmosferinde de koyu noktalar olduğunu bilse de, bu koyu noktalara hangi aerosol katmanının sebep olduğunu ya da bu katmanlardaki aerosollerin neden daha düşük yansıtıcılık sergilediğini bilmiyormuş. Bilim insanlarının araştırması, modelin en derin katmanında meydana gelen bir koyulaşmanın Neptün ve belki de Uranüs’te görülenlere benzer koyu noktalar oluşturacağını göstererek bu sorulara ışık tutuyor.
Notlar
[1] Bu beyazlama etkisi, ötegezegen atmosferlerindeki bulutların ötegezegen görüngesindeki özellikleri matlaştırmasına veya ‘yassılaştırmasına’ benziyor.
[2] Pus ve hava moleküllerinden saçılan güneş ışığındaki kırmızı renkler, gezegenlerin atmosferindeki metan moleküllerince emiliyor. Rayleigh saçılımı şeklinde adlandırılan bu işlem, Dünya’daki gökyüzünün mavi görünmesini sağlıyor. Ancak Dünya’nın atmosferindeki güneş ışığı, hidrojen moleküllerinden ziyade çoğunlukla nitrojen molekülleriyle saçılıyor. Rayleigh saçılımı, çoğunlukla daha kısa ve daha mavi dalga boylarında gerçekleşiyor.
[3] Havada asılı duran ince damlacıklar veya bir gaz içerisindeki parçacıklara aerosol deniyor. Dünya’daki yaygın örnekler arasında pus, is, duman ve sis bulunuyor. Neptün ve Uranüs’te güneş ışığının atmosferdeki elementlerle etkileşimiyle (fotokimyasal tepkimeler) oluşan parçacıklar, bu gezegenlerin atmosferlerindeki aerosol puslarından sorumlu.
[4] Bilimsel modeller, bilim insanlarının gerçek dünyada test edilmesi mümkün olmayan bir olguya dönük tahminleri test etmek amacıyla kullandığı birer hesaplama aracı.
[5] Kalın olan en derin katman (makalede Aerosol-1 katmanı şeklinde bahsediliyor), hidrojen sülfür buzları ve gezegenlerin atmosferlerinin güneş ışığıyla etkileşimiyle oluşan parçacıkların bir karışımından oluşuyor. En üstteki katman, orta katmana benzeyen ancak daha zayıf olan geniş bir pus katmanı (Aerosol-3 katmanı). Neptün’deki büyük metan buzu parçacıkları da bu katmanın üstünde oluşuyor.
Kaynak: ABD Gökbilim Araştırmaları Üniversiteler Birliği (AURA). Çeviren: Ozan Zaloğlu.
