Webb, Kuiper Kuşağı’nda üç cüce gezegen gözlemledi

kullanarak James Webb Uzay TeleskobuGökbilimciler üç cüce gezegeni gözlemledi Kuiper kuşağıVe hafif hidrokarbonların ve karmaşık moleküllerin keşfi. Bu sonuçlar, dış güneş sistemindeki nesnelere ilişkin anlayışımızı ilerletiyor ve James Webb Uzay Teleskobu’nun uzay araştırmalarına yönelik yeteneklerini vurguluyor.

the Kuiper kuşağıSayısız buzlu cisimle dolu, güneş sistemimizin kenarındaki geniş bölge, bilimsel keşiflerin hazinesidir. Tespit ve karakterizasyon Kuiper kuşağı nesneleri (KBO’lar), bazen şu şekilde anılır: Trans-Neptün nesneleri (TNO organları) güneş sisteminin tarihine dair yeni bir anlayışa yol açtı. Kuiper kuşağı nesnelerinin dökülmesi, güneş sistemini şekillendiren yerçekimsel akımların bir göstergesidir ve gezegen göçlerinin dinamik geçmişini ortaya koymaktadır. 20. yüzyılın sonlarından bu yana bilim insanları, yörüngeleri ve bileşimleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için Kuiper Kuşağı nesnelerine daha yakından bakma konusunda istekli oldular.

James Webb Uzay Teleskobu gözlemleri

Dış güneş sistemindeki nesneleri incelemek James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) birçok hedefinden biridir. Webb tarafından elde edilen veriler kullanılarak Yakın kızılötesi spektrometre (NIRSpec), uluslararası bir gökbilimci ekibi Kuiper Kuşağı’nda üç cüce gezegen gözlemledi: Sedna, Jungjung ve Kwar. Bu gözlemler, metan ışınımının ürünleri olduğu düşünülen hafif hidrokarbonlar ve karmaşık organik moleküller de dahil olmak üzere yörüngeleri ve bileşimleri hakkında birçok ilginç şeyi ortaya çıkardı.

Araştırma, Kuzey Arizona Üniversitesi’nde astronomi ve gezegen bilimi profesörü Joshua Emery tarafından yönetildi. Ona araştırmacılar da katıldı NASAGoddard Uzay Uçuş Merkezi (GSFC). Uzaysal Astrofizik Enstitüsü (Paris-Saclay Üniversitesi). Pinhead Enstitüsü, Florida Uzay Enstitüsü (Central Florida Üniversitesi). Lowell Gözlemevi, Güneybatı Araştırma Enstitüsü (Swei) ve Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü (STScI), Amerikan Üniversitesi. ve Cornell Üniversitesi. Makalelerinin ön baskısı çevrimiçi olarak yayınlandı ve yayınlanmak üzere inceleniyor. İkarus.

Yeni Ufuklar misyonu, Kuiper Kuşağı’ndaki Arrokoth nesnesinin son uçuşundan bu yana Kuiper Kuşağı’ndaki nesneleri araştırıyor ve heliosferik ve astrofiziksel gözlemler yapıyor. Resim kaynak: NASA/JHUAPL/SwRI//Roman Tkachenko

Kuiper Kuşağı keşfinin tarihi

Astronomi ve robotik kaşiflerdeki tüm ilerlemelere rağmen Trans-Neptün ve Kuiper Kuşağı hakkında bildiklerimiz hala sınırlıdır. Şu ana kadar çalışmanın tek görevi Uranüs, NeptünAna uyduları şunlardı: Gezgin 2 Görev, sırasıyla 1986 ve 1989 yıllarında bu iki buz devinin yanından uçtu. Üstelik, yeni ufuklar Görev, üzerinde çalışılan ilk uzay aracıydı Plüton ve uyduları (Temmuz 2015’te) ve 1 Ocak 2019’da Arrokoth olarak bilinen Kuiper Kuşağı’na yaklaştığında meydana gelen bir Kuiper Kuşağı nesnesiyle karşılaşan tek nesne.

JWST’den gökbilimcilerin tahminleri

Bu, gökbilimcilerin James Webb Uzay Teleskobu’nun fırlatılmasını sabırsızlıkla beklemelerinin birçok nedeninden biri. Dış gezegenleri ve evrendeki en eski galaksileri incelemenin yanı sıra, güçlü kızılötesi görüntüleme yetenekleri de arka bahçemize yönlendirilerek yeni görüntüler ortaya çıkarıldı. Mars, Jüpiterve onun En büyük uydu. Emery ve meslektaşları, çalışmaları için Webb’in Kuiper Kuşağı’ndaki üç gezegen (Sedna, Gungong ve Kuar) için elde ettiği yakın kızılötesi verilere güvendiler. Bu nesnelerin çapı yaklaşık 1000 km’dir (620 mil), bu da onları Cüce gezegenlerin Uluslararası Astronomi Birliği sınıflandırması.

Cüce gezegenler hakkında bilgiler

Emery’nin Universe Today’e e-posta yoluyla söylediği gibi, bu nesneler boyutları, yörüngeleri ve bileşimleri nedeniyle gökbilimciler için özellikle ilgi çekicidir. Plüton, Eris, Haumea ve Makemake gibi diğer trans-Neptün cisimlerinin yüzeylerinde uçucu buzlar (nitrojen, metan vb.) bulunmaktadır. Bunun tek istisnası, uçucu maddelerini (görünüşe göre) önemli bir etkiyle kaybeden Haumea’dır. Emery’nin söylediği gibi Sedna, Goonggong ve Quaoar’ın yüzeylerinde de benzer uçucu maddeler bulunup bulunmadığını bilmek istiyorlardı:

“Önceki çalışmalar bunu yapabileceklerini gösterdi. Hepsi kabaca benzer boyutlarda olsa da, yörüngeleri farklı. Sedna, iç Oort Bulutu’ndan gelen, günberi 76 AU ve apojesi yaklaşık 1.000 AU olan bir nesnedir. Gunggung, eliptik yörünge Ayrıca son derece, 33 AU’luk günberi ve ~100 AU’luk yerötesi ile Kwar, 43 AU’ya yakın nispeten dairesel bir yörüngededir. Bu yörüngeler, nesneleri farklı sıcaklık rejimlerine ve farklı radyasyon ortamlarına yerleştirir (örneğin, Sedna, “Geçiriyor). Zamanının çoğunu Güneş’in heliosferinin dışında geçiriyor. Bu farklı yörüngelerin yüzeyleri nasıl etkilediğini araştırmak istedik. Yüzeylerde başka ilginç buzlar ve karmaşık organik maddeler de var.”

Sedna, Goonggong ve Quoar’ın iki PRISM gözleminden birinden görüntüler. Kredi: Emery, J.P. ve diğerleri. (2023)

Ekip, Webb NIRSpec cihazından elde edilen verileri kullanarak, üç nesneyi de düşük çözünürlüklü prizma modunda, 0,7 ila 5,2 mikrometre (μm) aralığındaki dalga boylarında gözlemledi ve bunların hepsini yakın kızılötesi spektruma yerleştirdi. Spektral çözünürlüğün on katı olan orta çözünürlüklü ızgaralar kullanılarak 0,97 ila 3,16 μm arasında ek Quaoar gözlemleri yapıldı. Emery, ortaya çıkan spektrumların bu TNO nesneleri ve yüzey bileşimleri hakkında bazı ilginç şeyleri ortaya çıkardığını söyledi:

“Üç cisim üzerinde, özellikle de Sedna’da bol miktarda etan (C2H6) bulduk. Sedna ayrıca asetilen (C2H2) ve etilen (C2H4) de gösteriyor. Bolluk yörüngeyle ilgilidir (çoğu Sedna’da, daha azı Gunggung’da ve daha az) Bağıl sıcaklıklar ve radyasyon ortamlarıyla tutarlı olan en azından Kuwar’da. Bu moleküller metanın (CH4) doğrudan ışınlanmasının ürünleridir. Etan (veya başkası) yüzeylerde uzun süre mevcut olsaydı, metana dönüşürdü. Işınlama yoluyla daha karmaşık moleküller… Onları hala gördüğümüz için, Rooftop’lara oldukça düzenli bir şekilde metan (CH4) yakıt ikmali yapılması gerektiğinden şüpheliyiz.

Bu bulgular, Lowell Gözlemevi’nde gökbilimci ve NASA yardımcı araştırmacısı olan Dr. Will Grundy tarafından yürütülen iki yeni çalışmada sunulanlarla tutarlıdır. yeni ufuklar misyonu ve SwRI’da gezegen bilimci ve jeokimyacı olan Chris Glenn. Her iki çalışmada da Grundy, Glenn ve meslektaşları Iris ve Makemake’teki metandaki döteryum/hidrojen (D/H) oranlarını ölçtüler ve metanın ilkel olmadığı sonucuna vardılar. Bunun yerine oranların metanın içeride işlenip yüzeye verilmesinden kaynaklandığını ileri sürüyorlar.

Emery, “Aynı şeyin Sedna, Gonggong ve Quaoar için de geçerli olabileceğini düşünüyoruz” dedi. “Ayrıca Sedna, Goonggong ve Quaoar’ın spektrumlarının daha küçük KBO’larınkinden farklı olduğunu da görüyoruz. Yakın zamanda yapılan iki konferansta, daha küçük KBO’lara ilişkin James Webb Uzay Teleskobu verilerinin üç grupta kümelendiğini gösteren konuşmalar vardı; bunların hiçbiri Sedna, Gonggong ve Quaoar’a benziyorlar.Üç büyük gövdemizin farklı jeotermal geçmişleri olmasına rağmen bu bir sonuçtur.

En büyük sekiz TNO’nun Dünya ile karşılaştırılması (tümü ölçeğe göre). Kredi bilgileri: NASA/Lexicon

Sonuçların etkileri

Bu sonuçların Kuiper Kuşağı cisimleri, TNO’lar ve dış güneş sistemindeki diğer cisimlerin incelenmesi için önemli sonuçları olabilir. Bu, uçucu bileşiklerin donduğu çizgiyi ifade eden gezegen sistemlerindeki donma çizgisinin ötesindeki nesnelerin oluşumuna dair yeni bilgiler içermektedir. Güneş sistemimizde trans-Neptün bölgesi, nesnelerin çok düşük donma noktalarına sahip (nitrojen, metan ve amonyak gibi) büyük miktarlarda uçucu malzemeleri tuttuğu nitrojen çizgisine karşılık gelir. Emery, bu bulguların aynı zamanda bu bölgedeki vücutlarda meydana gelen evrimsel süreçleri de gösterdiğini söyledi:

“Birincil etki, Kuiper Kuşağı nesnelerinin ilksel buzun dahili olarak yeniden işlenmesi ve hatta belki de farklılaşması için yeterince ısındığı hacmi bulmak olabilir. Ayrıca bu spektrumları, Dünya’daki yüzey buzunun radyasyonla işlenmesini daha iyi anlamak için kullanabilmemiz gerekir. dış güneş sistemi.” Gelecekteki çalışmalar aynı zamanda uçucu stabiliteye ve bu nesnelerin yörüngelerinin herhangi bir kısmının üzerindeki atmosferlerin olasılığına daha ayrıntılı olarak bakabilecektir.

Bu çalışmanın sonuçları aynı zamanda geçen yılın başlarında faaliyete geçmesinden bu yana değerini defalarca kanıtlamış olan James Webb Uzay Teleskobu’nun yeteneklerini de ortaya koyuyor. Ayrıca Webb’in uzak gezegenler, galaksiler ve evrenin büyük ölçekli yapısı hakkında yeni anlayışlar ve yeni keşifler sağlamanın yanı sıra, Webb’in evrenin kendi küçük köşesi hakkında da şeyler ortaya çıkarabileceğini hatırlatıyor.

Emery, “James Webb Uzay Teleskobu verileri muhteşem” diye ekledi. “Bu, Dünya’dan alabileceğimizden daha uzun dalga boylarında spektrumlar elde etmemizi sağladı ve bu da bu buzları tespit etmemizi sağladı. Çoğu zaman, yeni bir dalga boyu aralığında gözlem yaparken ham veriler çok düşük kalitede olabiliyor. James Webb Teleskobu, Uzay sondası yalnızca yeni bir dalga boyu aralığı sağlamakla kalmadı, aynı zamanda dış güneş sistemindeki bir dizi yüzey malzemesi için olağanüstü derecede yüksek kaliteli ve hassas veriler de sağladı.

Orijinal olarak yayınlanan bir makaleden uyarlanmıştır. Bugün evren.

Referans: “Üç Cüce Gezegenin Hikayesi: JWST Spektroskopisinden Sedna, Gunggong ve Kuwar’da Buz ve Organikler”, J.P. Emery, I. Wong, R. Brunetto, J.C. Cook, N. Pinilla-Alonso, J.A. Stansbury, B.J. Holler, W.M. Grundy, S. Protopapa, A.C. Souza-Feliciano, E. Fernández-Valenzuela, J.I. Lunine ve D.C. Hines, 26 Eylül 2023, Astrofizik > Dünya ve gezegen fiziği Astrofizik.
arXiv:2309.15230