Astronomlar, Neptün’ün değişen bulut yoğunluğu ile 11 yıllık güneş döngüsü arasında bir bağlantı keşfettiler. Bu güneş döngüsünde, Güneş’in dolanmış manyetik alanları güneş etkinliğini yönlendirirken ortaya çıkar.
Bu keşif, NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu ve Hawaii’deki W. M. Keck Gözlemevi tarafından yakalanan üç on yıllık Neptün gözlemleri ve Kaliforniya’daki Lick Gözlemevi’nden elde edilen verilere dayanıyor.
Neptün ile güneş etkinliği arasındaki bağlantı, Neptün’ün, güneş sistemimizin en uzak büyük gezegeni olmasına rağmen, güneş ışığını Dünya’nın yaklaşık %0.1’i kadar yoğunlukta almasından dolayı gezegen bilimcileri için şaşırtıcıdır. Ancak Neptün’ün küresel bulutlu hava durumu, her biri yaklaşık 40 yıl süren dört mevsimi değil, güneş etkinliği tarafından yönlendiriliyor gibi görünüyor.
Şu anki durumda, Neptün’de bulut örtüsü oldukça düşük, yalnızca dev gezegenin güney kutbunun üzerinde bazı bulutlar var. California Üniversitesi (UC) Berkeley liderliğindeki bir astronom ekibi, buzlu devin orta enlemlerinde normalde görülen bulut bolluğunun 2019 yılında azalmaya başladığını keşfetti.
“Neptün’deki bulutların ne kadar hızlı kaybolduğuna şaşırdım,” dedi Imke de Pater, UC Berkeley’deki astronomi emekli profesörü ve çalışmanın kıdemli yazarı. “Temel olarak birkaç ay içinde bulut etkinliğinin azaldığını gördük,” dedi.
“Şu anda, dört yıl sonra bile, en son Haziran ayında çektiğimiz görüntüler hala bulutların eski seviyelerine dönmediğini gösteriyor,” dedi Massachusetts, Cambridge’deki Center for Astrophysics | Harvard-Smithsonian (CfA) mezun öğrencisi olan ve UC Berkeley’deki lisans öğrencisiyken çalışmayı yöneten Erandi Chavez. “Bu son derece heyecan verici ve beklenmedik, özellikle Neptün’ün önceki düşük bulut etkinliği dönemi bu kadar dramatik ve uzun değildi.”
Neptün’ün görünümünün evrimini izlemek için Chavez ve ekibi, 2002’den 2022’ye kadar olan Keck Gözlemevi görüntülerini, 1994’ten başlayan Hubble Uzay Teleskobu arşiv gözlemlerini ve 2018’den 2019’a kadar olan California’daki Lick Gözlemevi verilerini analiz etti.
Son yıllarda, Keck gözlemleri, Twilight Zone programının bir parçası olarak alınan görüntüler ve Hubble’ın Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL) programıyla tamamlandı.
Görüntüler, Neptün’ün bulut örtüsündeki mevsimsel değişiklikler ile güneş döngüsü arasındaki ilginç bir deseni gösteriyor – güneşin manyetik alanının 11 yıllık döngüsü, bir yün topu gibi giderek daha karmaşık hale gelirken her 11 yılda bir ters çevrilen döngü. Bu, güneş lekelerinin ve güneş patlaması etkinliğinin arttığı dönemlerde fark edilir. Döngü ilerledikçe, Güneş’in fırtınalı davranışı bir maksimuma ulaşır, manyetik alan çöker ve polariteyi tersine çevirir. Sonra Güneş tekrar bir minimuma döner ve başka bir döngü başlar.
Güneş’te fırtınalı hava olduğunda, daha yoğun ultraviyole (UV) radyasyonu güneş sisteminini sular. Ekip, güneş döngüsünün zirvesinden iki yıl sonra Neptün üzerinde daha fazla bulut göründüğünü buldu. Ekip, bulut sayısı ile buz devinin parlaklığı arasında pozitif bir korelasyon buldu, çünkü güneş ışığının yansımasıyla artan miktarda ışık aldı.
“Bu dikkate değer veriler, Neptün’ün bulut örtüsünün Güneş’in döngüsü ile ilişkili olduğu en güçlü kanıtı sunuyor,” dedi de Pater. “Bulgularımız, güneşin UV ışınlarının yeterince güçlü olduğunda, Neptün’ün bulutlarını üreten foto kimyasal bir reaksiyonu tetikleyebileceği teorisini destekliyor.”
Bilim insanları, Neptün’ün bulutlu hava örüntüsü ile güneş döngüsü arasındaki bağlantıyı, Neptün gözlemlerinin 29 yıl boyunca kaydedilen 2.5 döngüsüne bakarak keşfettiler. Bu süre içinde, gezegenin yansıtıcılığı 2002 yılında arttı, sonra 2007 yılında azaldı. Neptün 2015 yılında tekrar parlaklaştı, ardından 2020 yılında en düşük seviye olan ve bulutların çoğunun kaybolduğu bir döneme girdi.
Güneş tarafından neden olduğu Neptün’ün parlaklık değişiklikleri, gezegenin üzerindeki bulutların gelişi gidişi ile görece senkronize bir şekilde artar ve azalır gibi görünüyor. Ancak güneş döngüsünün zirvesi ile Neptün üzerinde görülen bulut bolluğu arasında iki yıllık bir zaman farkı vardır. Kimyasal değişiklikler foto kimyasal olarak meydana gelir, bu da Neptün’ün üst atmosferinin yüksek bölgelerinde meydana gelir ve bulutların oluşması zaman alır.
“Yer yüzündeki teleskopları kullanarak bizi 2.5 milyar milden daha uzakta olan bir dünyanın iklimini incelemek gerçekten büyüleyici,” dedi Keck Gözlemevi’ndeki personel astronom Carlos Alvarez ve çalışmanın ortak yazarı. “Teknoloji ve gözlemlerdeki ilerlemeler, Neptün’ün atmosfer modellerini sınırlamamıza olanak tanıdı, bu da buz devinin iklimi ile güneş döngüsü arasındaki korelasyonu anlamak için kilit noktadır.”
Ancak daha fazla çalışma gereklidir. Örneğin, UV güneş ışığındaki bir artış daha fazla bulut ve sis üretebilir, ancak onları karartabilir, böylece Neptün’ün genel parlaklığını azaltabilir. Derin atmosferden yükselen Neptün’deki fırtınalar bulut örtüsünü etkiler, ancak foto kimyasal olarak üretilmiş bulutlarla ilişkili değildir ve bu nedenle güneş döngüsü ile korelasyon çalışmalarını karmaşıklaştırabilir. Neptün’ün gözlemlerinin devamı aynı zamanda bulutların şu anki neredeyse yokluğunun ne kadar süreceğini görmek için gereklidir.
Araştırma ekibi, Neptün’ün bulut etkinliğini izlemeye devam ediyor. “Aynı zamanda NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun gezegeni gözlemlediği sırada Keck’in en son görüntülerinde daha fazla bulut gördük; bu bulutlar özellikle kuzey enlemlerinde ve yüksek rakımlarda görüldü, bu da son yaklaşık 2 yılda gözlenen güneş UV akısındaki artışla beklenen bir durumdur,” dedi de Pater.
Hubble Uzay Teleskobu, NASA ve ESA arasındaki uluslararası işbirliği projesidir. Maryland, Greenbelt’teki NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi teleskobu yönetir. Baltimore’daki Uzay Teleskopu Bilim Enstitüsü (STScI) Hubble’ın bilimsel işlemlerini yürütür. STScI, Washington, D.C.’deki Araştırma Astronomi Üniversiteleri Derneği tarafından NASA adına işletilir.