URANÜS’TEN NEDEN X-IŞINLARI GELIYOR?
BILIM INSANLARI BUZ DEVI ILE ILGILI ARAŞTIRMALARDA ÇIĞIR AÇTI
Buz devinden X-ışınları yayınlandığı keşfedildikten sonra bir astronom ekibi bu ışınların kaynağını araştırmaya başladı.
Uranüs her zaman garip bir gezegen olarak ele alındı. Güneş Sistemi’ndeki iki buz devinden biri (diğeri Neptün) ve doğudan batıya doğru dönen iki gezegenden biri (diğeri Venüs). En ilginci ise gezegenin 98 derecelik eksen eğikliği. Şimdiyse bilim insanları daha garip bir şey keşfetti.
NASA’nın Chandra X-ışın Gözlemevi’nden alınan verileri inceleyen astronomlar, ilk defa gezegenden X-ışınları geldiğini tespit etti. Bu tarz sinyaller için genelde basit bir açıklama vardır: Bu ışınların kaynaklarından biri Güneş’ten yansıyan ışık. Buradaki ‘biri’ vurgusu önemli çünkü görünene göre bunun dışında kaynaklar da var. Bu kaynakların ne olduğu şu an için gizemini koruyor ancak astronomlar bu konunun dibine inmeye hazır.
Yapılan son araştırmadaki bilim insanları, Chandra’dan 2002 yılından bu yana alınan verileri henüz inceledi; özellikle Ağustos 2002’deki bir sinyali ve Kasım 2017’deki iki sinyali. İlk gözlemlerde X-ışını tespit edilmişken ikincisinde X-ışın patlaması tespit edildi. Peki neden Güneş Sistemi’nin en esrarengiz gezegenlerinden biri ile ilgili bu keşfi yapmak bu kadar yıl sürdü?
Londra Üniversitesi Akademisi uzay ve iklim fiziği bölümünden Dr. William Dunn “Uranüs’ten gelen sinyal gerçekten sönük, dolayısı ile doğru olup olmadığını anlamak için defalarca kontrol etmemiz gerekti.” diyor. “Hatta verilere ilk defa 2017’de baktıktan sonra Uranüs’te
X-ışınları tespit edilmedi başlıklı taslak bir makale yazmaya başlamıştım.
NASA’NIN CHANDRA X-IŞINI GÖZLEMEVI URANÜS VERILERINI NASIL ALDI?
Astronomlar çığır açan keşiflerini bu muhteşem uzay aracının aldığı 3 set görüntü ile yaptı
İyi ki verileri biraz daha incelemeye devam etmişim.”
İlk gözlemler alındığı dönemde
Dunn halen öğrenciydi. “Bu gözlemler ilk alındığında, Uranüs’ten gelen salınımlar arka plan gürültüsü gibi ele alınmış olmalı, dolayısı ile o dönemdeki bilgilerimiz göz önüne alındığında böyle bir tespitin yapılamaması şaşırtıcı değil.” diyor Dunn.
Astronomlar dış gezegenlerle ilgili daha fazla şeyler öğrenmeye başladıkça (özellikle Jüpiter ve Satürn ile ilgili), bu durumdan ders alan Dunn ve ekibi 2002 görüntülerini yeniden incelemeye karar verdi. Dunn sözlerine şöyle devam ediyor: “Öncelikle görüntüler bize gezegenlerle ilgisi olmadığını bildiğimiz epeyce bir arka plan gürültüsü veriyor. Tüm bunları gezegen sinyallerinden ayrıştırabilmek çok kritikti. Gürültüyü (yüksek enerjideki X-ışınlarını) atmadan gezegenden gelen sinyalleri tespit etmek çok zor olurdu.”
Jüpiter ve Satürn’ü gözleyen astronomlar, gezegenlerin Güneş’ten gelen X-ışınlarını yansıttıklarını fark etti. Bu gezegenler Güneş’ten gelen X-ışınlarını yansıtabilme yeteneklerini atmosferlerindeki bolca hidrojene borçlular. Venüs’ten Jüpiter’in uydularına kadar birçok başka cisim de X-ışını yayıyor.
Dunn “Güneş’te çok büyük bir püskürme meydana geldiğinde, Jüpiter ve Satürn adeta parlıyor ve bu parlaklık Güneş püskürmesinin devam ettiği müddetçe
sürüyor. Ancak tabii ki Güneş’ten yayılan ışığın Jüpiter ve Satürn’e ulaşıp bize geri gelmesi için birkaç saat beklememiz gerekiyor.” diye açıklıyor.
Uranüs de Jüpiter ve Satürn’den daha az olsa da atmosferinde hidrojene sahip. Astronomları, Uranüs’ten gelen X-ışınlarında Güneş’in rolü olduğunu düşünmeye iten durum bu; ancak bunun ana sebep olup olmadığı halen netlik kazanmış değil. Dunn, “Bunun ana sebep olduğunu ileri sürebileceğimizi zannetmiyorum.” diyor. “Bu kesinlikle bir sebep ancak elimizde sadece 3 adet gözlem ve X-ışın salınımlarının başka bir kaynağı da olabileceği üzerine ipuçları var.
Duruma göre, Güneş’ten yansıyan X-ışınları haricinde, Uranüs’ten gelen ışınlar için iki olası kaynak var gibi görünüyor. İlk açıklama, astronomların
Jüpiter veya Dünya’da görüldüğü gibi kutup ışımalarını görüyor olabilecekleri ancak böyle bir mekanizmayı Uranüs’te neyin üretebileceği bilinmiyor.
Kutup ışıkları manyetik alan içindeki yüklü parçacıklarla ilişkili ve kendisini renkli ışık şovu olarak gösteriyorlar. Dünya’da ve Jüpiter’de yüksek enerjili elektronlar manyetik alan çizgileri üzerinden kutuplara doğru ilerliyor ve atmosfer tarafından yavaşlatılıyor. Jüpiter’de aynı zamanda pozitif yüklü atom veya moleküllerin kutuplara doğru yağmasından da kaynaklanıyor.
Uranüs gerçekten ilginç bir manyetik alana sahip: Manyetik alan dönme eksenine göre çok fazla eğimli ve gezegenin merkezinden geçmiyor gibi görünüyor. Bu nedenle Dünya, Jüpiter veya Satürn’de gördüğümüz çift kutuplu manyetizmaya benzemiyor. Uranüs’ün manyetik alanı çok kutuplu. “Bu gezegen ve Güneş’ten gelen parçacıklar arasında sıra dışı etkileşimlere neden oluyor.” diye açıklıyor Dunn.
“Kutup ışımaları bu X-ışınları ile ilişkili olabilir ancak elimizde bunu söylemek için çok az ölçüm var. Elimizdeki tek ölçümler Voyager 1986 yılında gezegenin yakınında geçtiğinde alındı. Bu soruya gerçekten cevap bulabilmek için gezegene bir yörünge aracı yollayıp, gezegenin çevresindeki evrimi detaylı incelememiz gerekiyor.”
İkinci olasılık, Uranüs’ü çevreleyen elektron ve protonların halkalara çarparak floresan X-ışını yayıyor olabilecekleri. Dunn “Daha fazlası da oluyor olabilir çünkü şu an bildiğimiz her şey kısıtlı sayıdaki gözlemlerle sınırlı.” diyor.
Peki bilim insanlarını, Güneş’in ana kaynak olmadığını düşünmeye iten şey ne? Basit bir şekilde, Gezegenin atmosferinin yansıtabileceğinden daha fazla X-ışını yayınlanıyor. Dunn ve ekibi için bu sürpriz bir durumdu, bu nedenle de diğer gezegenlerdeki süreçleri inceleme gereği duydular.
Odakları ilk olarak Güneş Sistemi’ndeki en güçlü manyetik alana sahip gezegen olan Jüpiter’e kaydı. “Jüpiter çok hızlı dönüyor ve Güneş Sistemi’ndeki volkanik olarak en aktif cisim olan Io, Jüpiter’in etrafına her saniye tonlarca madde saçıyor. Tüm bu maddeler çok yüksek enerjiler açığa çıkarıyor ve özellikle parlak kutup ışıkları formunda X-ışını salınımları yapıyor.”
Dunn daha sonra Satürn’ü ele alıyor. Satürn 2000’lerin başında tasarladığımız teknolojiler sayesinde çok daha iyi gözlendi. “İnsanlar benzer şekilde dinamik ve parlak kutup ışıması formunda
X-ışın salınımları beklediler ancak kaç kere denememize rağmen Satürn’de X-ışını kutup ışımaları görmedik.”
Fakat Satürn’de başka güzel şeyler var: Halkalarındaki suya parçacıkları çarptığında X ışınları yayılıyor. “Yine de Satürn X-ışınları açısından sıkıcı. Çoğunlukla Güneş’ten gelen salınımları yansıtıyor.”
Tüm bunları göz önüne alan bilim insanları Uranüs’ün de Satürn gibi olacağını bekledi. “Güneş’ten saçılmaları görüp sıkılacağımızı düşünmüştük,” diye gülüyor Dunn. Ancak durum hiç öyle değil. “Uranüs’te başka potansiyel bir durum söz konusu. Eğer Uranüs X-ışını kutup ışımalarına sahipse küçük boyutlarına rağmen buz devlerinde bir takım çılgın enerji mekanizmaları mevcut demektir.”
Dunn bunu bir derecede biliyor olduğumuzu da ekliyor. 2010 yılında
Barry Mau ve Nicola Fox Uranüs’ün 100 kiloelektronvolt civarındaki elektronlar
açsısından Jüpiter ve Satürn’e göre daha yoğun olduğunu ve megaelektronvolt elektronlar açısından benzer yoğunluklara sahip olduğunu gösterdi. Dunn, “Uranüs etrafında sürekli çarpışıp duran enerji yüklü parçacıklar bulunduğunu gösterdiler,” diyor. “Ancak henüz bütün bu ipuçlarını bir araya getiremedik.”
Peki, ya ortada bir hata varsa?
X-ışınları Uranüs’ten değil de alıcının bakış doğrultusunda başka bir yerden geliyorsa? Bilim insanları bunun üzerinde aylarca durdular. Bakış açıları doğrultusunda bulunan ve konuya başka bir açıklama getirebilecek herhangi bir şey kaçırmadıklarından emin oldular.
“Sonunda sinyallerin detektör veya
Uranüs dışında bir gök cismi tarafından üretilmesinin milyonda bir olduğunu gördük.” diyor Dunn. “Milyonda bir olasılığı tutturmamız için inanılmaz şanssız olmamız lazım, diğer taraftan da X-ışınların enerjisi Jüpier ve Satürn’den gelenlere daha çok benzerlik gösteriyor.”
“Tabii ki, milyonda bir olasılığı tutturmadığımızı anlamak için daha fazla gözlem yapmaya devam edeceğiz.”
Bu andan itibaren daha fazla X-ışını gözlemleri için Chandra’ya veya XMMNewton’a gözlem projeleri vereceğiz. Dunn “Bu, bilimsel camianın bizim çalışmamızın diğer bütün bilimsel çalışmalardan önemli olup olmadığını da ortaya koyacak. Bu güzel cihazlarla yapılabilecek başka muhteşem bilim projeleri var ve her şeyi gözleyebilecek kadar çok zaman yok.” diyor.
Kesin olan bir şey var: bu konuyu anlamak için daha uzun süreli gözlemlere ihtiyaçları var. “Bu keşfin dayandığı 3 gözlem aradığımız birçok soruya yanıt bulabilmek için çok kısa. Asıl ihtiyacımız olan şey daha uzun süreli gözlemler; böylece gezegenin birkaç dönüşü boyunca aradığımız sorulara cevap bulabileceğimiz verileri alacağız.”
Nihai olarak, bilim insanlarının aradıkları soruları cevaplandırabilmesi için buz devlerini ziyaret edecek bir uzay aracına ihtiyaç var. Şimdiye kadar sadece Voyager 2 Uranüs’ü ziyaret etti. Bunun dışında tüm çalışmalar teleskoplara dayanıyor. Dış gezegenlerle aramızdaki mesafe göz önüne alındığında daha detaylı çalışma yapmak olası görünmüyor ancak ESA’nın 2031’de fırlatılması planlanan Yüksek Enerji Astrofiziği için Gelişmiş Teleskop (ATHENA) projesi bu durumu değiştirebilir.
Ekibinin detaylı çalışması Journal of Geophysical Research’de yayınlanan
Dunn konuyu şu sözlerle kapatıyor: “Buz devlerini gerçekten anlayabilmek için onların etrafında yörüngede dolanan araçlara ihtiyacımız var. Bunun en önemli noktası, bu tür gezegenlerin evrende en yaygın bulunan gezegen türü olması. Halihazırda Güneş Sistemimizde bunlardan iki tanesi var ancak biz onların hakkında çok az şey biliyoruz.”
“URANÜS’TE BAŞKA POTANSİYEL BİR DURUM SÖZ KONUSU”
WILLIAM DUNN