NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu Jüpiter’i, Halkalarını ve İki İlginç Uydusunu İnceleyecek

Çeviren: Gülsen Gürsoy                  Düzenleyen: Ümit Sözbilir

Özet: Adını Antik Roma tanrılarının kralından alan Jüpiter, dairesel uydularla beraber Güneş sistemimizin kendi mini versiyonunu yönetir. Hareketleri, Galileo Galilei’yi 17. yüzyılın başlarında Dünya’nın evrenin merkezi olmadığını düşündürdü. 400 yıldan fazla bir süre sonra ise gök bilimciler bu ünlü konuları gözlemlemek için NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanacaklar, gözlemevinin aletlerini tam kapasitelerine getirecekler ve geniş kapsamlı bilimsel keşifler için zemin hazırlayacaklar.

Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley’den gök bilimciler Imke de Pater ve Observatoire de Paris’ten Thierry Fouchet liderliğindeki kırktan fazla araştırmacıdan oluşan bir ekip Webb’in Güneş sistemindeki ilk bilimsel gözlemlerinden bazılarını gerçekleştirecek iddialı bir program tasarladı: Jüpiter, halka sistemi ve iki uydusu: Ganymede ve Io.

De Pater, ‘’Gerçekten zorlu bir deney olacak.’ dedi. ‘’Jüpiter çok parlak ve Webb’in ekipmanları o kadar hassas ki hem parlak gezegeni hem de onun soluk halkalarını ve uydularını gözlemlemek Webb’in yenilikçi teknolojisinden en iyi şekilde nasıl yararlanılacağına dair mükemmel bir test olacak.’’

Jüpiter

Jüpiter’in parlaklığı için Webb’in ekipmanlarını ayarlamanın yanı sıra gök bilimciler gezegenin dönüşünü de hesaba katmalıdır, çünkü Jüpiter bir günü sadece yaklaşık olarak 10 saatte tamamlar. Belirli bir alanı (örneğin Büyük Kırmızı Leke olarak bilinen ünlü fırtına bölgesi) tam olarak yakalamak için bir mozaikte birkaç görüntünün birbirine dikilmesi gerekir; bu, nesnenin kendisi hareket ederken daha da zorlaşan bir görevdir. Pek çok teleskop hâlihazırda Jüpiter ve fırtınalarını incelerken Webb’in büyük aynası ve güçlü aletleri yeni anlayışlar sağlayacak.

De Pater, ‘’Büyük Kırmızı Leke’nin hemen üzerindeki atmosferin Jüpiter’in diğer bölgelerinden daha soğuk olduğunu biliyoruz ancak daha yüksek rakımlarda, mezosferde, atmosfer daha sıcak görünüyor. Bu olayı araştırmak için de Webb’i kullanacağız.’’ dedi.

Webb ayrıca NASA’nın Juno uzay aracının siklon kümeleri keşfettiği kutup bölgesinin atmosferini de inceleyecek. Webb, tayfsal verileri, rüzgârları, bulut parçacıklarını, gaz bileşimini ve sıcaklığı ölçen geçmiş gözlemlerden mümkün olandan çok daha fazla ayrıntı sağlayacak.

Webb ile gelecekte yapılacak olan Güneş sistemindeki dev gezegenlerin gözlemleri, Jovian sisteminin (Jüpiter benzeri dış gezegenler) bu erken gözlemlerinden öğrenilen bilgilerden yararlanacak. Ekip daha sonra diğer bilim insanları tarafından da kullanılabilecek, Güneş sistemi gezegenlerinin Webb ile yapılan gözlemleriyle çalışmak için yöntemler geliştirmekle de görevlendirildi.

Halkalar

Güneş sisteminin gaz devi gezegenlerinin dördünün de halkaları vardır, Satürn’ün halkaları ise en belirgin olanıdır. Jüpiter’in halka sistemiyse üç bölümden oluşur: düz bir ana halka; çift dışbükey mercek şeklindeki, ana halkanın içinde bir hale; ana halkanın dışındaki çok ince halka olan Gossamer halkası.[1] Jüpiter’in halka sistemi, halkaları oluşturan parçacıklar çok küçük ve seyrek olduğundan çok fazla ışık yansıtmadığı için son derece zayıftır. Gezegenin parlaklığının yanı sıra bu halkalar astronomlar için bir zorluk oluşturarak yok olurlar.

Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesinden Michael Wong, ‘’Gerçekten, eşsiz yeni gözlemler elde etmek için Webb’in bazı ekipmanlarının yeteneklerini sınırlarına kadar zorluyoruz.’ dedi. Ekip, Jüpiter’in yayılmış dağınık ışığıyla başa çıkmak için gözlem yöntemlerini test edecek ve parlak yıldızların yörüngesindeki dış gezegenler çalışanlar da dahil diğer gök bilimciler tarafından kullanılmak üzere modeller oluşturacak.

Ganymede

Buzlu Ganymede’in çeşitli özellikleri onu gök bilimciler için büyüleyici kılıyor. Güneş sistemindeki en büyük uydudur ve Merkür’den bile daha büyük olmasının yanında kendi manyetik alanına sahip olduğu bilinen tek uydudur. Ekip, uydunun Jüpiter’in manyetik alanındaki parçacıklarla etkileşimini daha iyi anlamak için Ganymede’in atmosferinin en dış kısmını, ekzosferini, inceleyecek.

Ganymede’in kalın buzlu yüzeyinin altında sıvı tuzlu su okyanusuna sahip olabileceğine dair kanıtlar da var, bunu da Webb’in, yüzey tuzları ve diğer bileşiklerin ayrıntılı tayfsal çalışmasıyla araştıracak. Ekibin Ganymede’in yüzeyini inceleme deneyimi, Satürn’ün uydusu Enceladus ve diğer Jovian uydusu Europa da dahil olmak üzere yer altı okyanuslarına sahip olduğu şüphelenilen diğer buzlu Güneş sistemi uydularının gelecekteki çalışmalarında faydalı olabilir.

Io

Ganymede ile dramatik bir tezat oluşturacak şekilde ekibin çalışacağı diğer uydu, volkanik olarak en aktif dünya olan Io. Dinamik yüzey Dünya’dakileri gölgede bırakacak yüzlerce büyük volkanın yanı sıra erimiş lav gölleri ve katılaşmış lavların pürüzsüz taşkın yataklarıyla kaplı. Gök bilimciler Io’nun volkanlarının atmosferi üzerindeki etkileri hakkında daha fazla bilgi edinmek için Webb’i kullanmayı planlıyor. De Pater, ‘’Io’nun atmosferik sıcaklık yapısı hakkında hâlâ bilmediğimiz çok şey var, çünkü farklı yüksekliklerdeki sıcaklıkları ayırt edecek verilere sahip değiliz.’’ dedi. ‘’Yeryüzünde bir dağa tırmanırken havanın soğuduğunu varsayıyoruz. Io’da da aynı olur mu? Şu an bilmiyoruz ancak Webb bulmamıza yardımcı olacak.’’

Webb’in Io üzerinde araştıracağı bir başka gizem de NASA’nın Voyager ve Galileo görevleri gibi uzay aracı tarafından tespit edilebilen ışığı yansıtan toz olmadan gaz bulutları yayan ve şimdiye kadar fark edilmeyen ‘’gizli volkanların’’ varlığıdır. Webb’in yüksek uzaysal çözünürlüğü daha önce büyük bir sıcak nokta olarak görülen ayrı ayrı volkanları yalıtabilecek ve gök bilimcilerin Io‘nun jeolojisi hakkında ayrıntılı bilgi toplamasına izin verecek.

Webb ayrıca Io’nun sıcak bölgelerinin sıcaklığı hakkında benzeri görülmemiş veriler sağlayacak ve bunların bugün Dünya’daki volkanizmaya daha yakın olup olmadıklarını ya da oluşumundan sonraki ilk yıllarda Dünya’daki çevreye benzer şekilde çok daha yüksek bir sıcaklığa sahip olup olmadıklarını belirleyecek. Galileo görevi ve yer gözlemevlerinin önceki gözlemleri bu yüksek sıcaklıklara işaret ediyordu; Webb bu araştırmayı takip edip sorunu çözebilecek yeni kanıtlar sunacak.

Takım Çalışması

Wong, Webb’in ayrıntılı gözlemlerinin diğer gözlemevlerinin yerine geçmeyeceğini, onlarla eş zamanlı olacağını açıkladı. ‘’Webb’in tayfsal gözlemleri gezegenin yalnızca küçük bir alanını kapsayacak. Bu nedenle yer tabanlı gözlemevlerinden gelen küresel görüntüler, ayrıntılı Webb verilerinin Juno uzay aracının dar, yakın plan gözlemleri için Hubble ve Gemini gözlemevinin nasıl bağlam sağladığına benzer şekilde, daha büyük ölçekte onlarla nasıl uyuştuğunu gösterebilir.’’

Buna karşılık, Webb’in Jüpiter’in fırtınaları ve atmosferiyle ilgili çalışması, algılayamadığı yıldırımlardan gelen radyo sinyalleri de dahil olmak üzere Juno verilerini tamamlayacak. Wong, ‘’Hiçbir gözlemevi ya da uzay aracı bunların hepsini yapamaz.’ dedi. ‘’Bu nedenle bize tek bir kaynaktan öğreneceğimizden daha fazlasını anlatması için birden fazla gözlemevinden gelen verileri birleştirmekten çok heyecan duyuyoruz.’’

Bu araştırma, bir Webb Early Release Science (ERS) programının parçası olarak yürütülmektedir. Bu program, gözlemevinin amacının başlarında seçilen projelere zaman tanıyarak, araştırmacıların Webb’in yeteneklerini en iyi şekilde nasıl kullanacaklarını hızlı bir şekilde öğrenmelerine olanak tanır.

James Webb Uzay Teleskobu, 2021’de fırlatıldığında dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevi olacak. Webb Güneş sistemimizdeki gizemleri çözecek, diğer yıldızların etrafındaki dünyaların ötesine bakacak ve evrenimizin gizemli yapıları, kökenleri ve içindeki yerimizi araştıracak. Webb ortakları ESA (Avrupa Uzay Ajansı) ve Kanada Uzay Ajansı ile NASA tarafından yürütülen uluslararası bir programdır.

[1] Dipnot: Gossamer halkası, Jüpiter’in küçük uyduları olan Amalthea ve Thebe’ye gök taşlarının çarpmasıyla fırlatılan ve Jüpiter’in yörüngesinde tutulan toz parçacıklarından oluşan çok ince bir yapıdır. (Kaynak: https://www.nasa.gov/centers/goddard/multimedia/largest/rings.html)