Yeni görüntüler Neptün ve Uranüs'ün gerçekte neye benzediğini ortaya koyuyor

Profesör Patrick Irwin'in liderliğindeki son araştırmalar şunu gösteriyor: Neptün Ve Uranüs Her ikisinin de benzer yeşil-mavi tonları var ve bu da renklerine ilişkin önceki algılara meydan okuyor. Çalışma, tarihsel renk hatalarını düzeltmek ve Uranüs'ün yörüngesindeki küçük renk değişikliklerini açıklamak için modern teleskop verilerini kullandı.

Neptün zengin bir mavi, Uranüs ise yeşil olmayı seviyor; ancak yeni bir çalışma, iki buz devinin renklerinin sanıldığından çok daha yakın olduğunu ortaya çıkardı.

Gezegenlerin tam gölgeleri, Profesör Patrick Irvine liderliğindeki araştırmaların yardımıyla doğrulandı. Oxford ÜniversitesiBugün Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimlerinde yayınlandı.

Neptün'ün koyu mavi ve Uranüs'ün soluk camgöbeği görünümüne sahip olduğuna yaygın olarak inanılsa da kendisi ve ekibi, iki dünyanın aslında yeşilimsi mavinin benzer bir tonunda olduğunu buldu.

Voyager 2'nin sırasıyla 1986 ve 1989'daki uçuşlarından sonra yayınlanan Uranüs ve Neptün'ün Voyager 2/ISS görüntüleri, bu çalışmadaki ayrı filtre görüntülerinin yeniden işlenmesiyle karşılaştırıldığında, bu gezegenlerin gerçek renklerinin daha iyi bir tahminini belirledi. Kredi bilgileri: Patrick Irwin

Gezegen renkleriyle ilgili yanılgılar

Gökbilimciler, iki gezegenin modern görüntülerinin çoğunun gerçek renklerini tam olarak yansıtmadığını uzun zamandır biliyorlar.

20. yüzyılda iki gezegenin görüntülerinin çekilmesiyle yanlış kanı ortaya çıktı. NASABu dünyaların yanından uçan tek uzay aracı olan Voyager 2 misyonu farklı renklerde görüntüler kaydetti.

Tek renkli görüntüler daha sonra, “gerçek” renkli bir görüntü elde etmek için her zaman tam olarak dengelenmeyen ve – özellikle Neptün örneğinde – sıklıkla “fazla mavi” hale getirilen karışık renkli görüntüler oluşturmak üzere yeniden birleştirildi.

Uranüs'ün 2015-2022 yılları arasında HST/WFC3 tarafından görülen hali. Bu dizi sırasında açık yeşil Kuzey Kutbu Güneş'e ve Dünya'ya doğru sallanıyor. Bu görüntülerde ekvator ve enlem çizgileri 35K ve 35G olarak işaretlenmiştir. Kredi bilgileri: Patrick Irwin

Buna ek olarak, Voyager 2'nin ilk Neptün görüntülerinin kontrastı, Neptün'e dair modern görüşümüzü şekillendiren bulutları, şeritleri ve rüzgarları daha iyi ortaya çıkarmak için güçlü bir şekilde geliştirildi.

Profesör Irwin şunları söyledi: “Uranüs'ün tanıdık Voyager 2 görüntüleri 'gerçek' renge yakın bir biçimde yayınlanırken, Neptün'ün görüntüleri aslında uzatılıp geliştirildi ve dolayısıyla yapay olarak çok daha mavi hale getirildi.”

“Yapay olarak doygun renk o zamanlar gezegen bilimciler arasında biliniyor olsa da (resimler bunu açıklayan altyazılarla birlikte yayınlanıyordu) bu ayrım zamanla kaybolmuştu.”

“Modelimizi orijinal verilere uygulayarak, hem Neptün hem de Uranüs'ün renginin çok doğru bir temsilini yeniden üretebildik.”

Modern araştırmalarla gerçek renkleri netleştirme

Yeni çalışmada araştırmacılar verileri kullandı Hubble uzay teleskobuUzay Teleskobu Görüntüleme Spektrografı (STIS) ve Çok Birimli Spektroskopik Kaşif (İlham perisi) Avrupa Güney Gözlemevi'nde Çok büyük bir teleskop. Her iki cihazda da her piksel sürekli bir spektrumdur.

Bu, Uranüs ve Neptün'ün görünen gerçek rengini belirlemek için STIS ve MUSE gözlemlerinin açıkça işlenebileceği anlamına gelir.

Araştırmacılar bu verileri Voyager 2 kamerası ve Hubble Uzay Teleskobu'nun Geniş Alan Kamerası 3 (WFC3) tarafından kaydedilen kompozit renkli görüntüleri yeniden dengelemek için kullandılar.

Bu, Uranüs ve Neptün'ün aslında yeşilimsi mavinin benzer tonlarında olduğunu ortaya çıkardı. Temel fark, Neptün'ün hafif bir mavi tonuna sahip olmasıdır; model, bunun gezegenin ince pus tabakasından kaynaklandığını ortaya koymaktadır.

Uranüs'teki iki Uranüs yılı boyunca (bir Uranüs yılı 84,02 Dünya yılıdır) mevsimsel değişiklikleri gösteren bir animasyon, 1900'den 2068'e kadar uzanır ve Uranüs'ün güney kutbunun neredeyse doğrudan Güneş'e doğru işaret ettiği güney yaz gündönümünden hemen önce başlar.
Sol taraftaki disk, Uranüs'ün çıplak gözle görülen görünümünü gösterirken, sağ taraftaki disk, atmosferik özellikleri daha net hale getirecek şekilde geliştirildi. Bu animasyonda, Uranüs'ün dönüşü 3000 kattan fazla küçültüldü, böylece gezegenin dönüşü görülebilecek ve tek tek fırtına bulutları gezegenin diski boyunca hareket ederken görülebilecek.
Gezegen gündönümlerine doğru ilerledikçe, soluk kutupsal bulut opaklığı ve azalan metan bolluğunun gezegenin diskinin daha fazlasını doldurduğu görülebiliyor ve bu da gezegenin genel renginde mevsimsel değişikliklere yol açıyor.
Uranüs'ün diskinin boyutundaki değişiklik, Uranüs'ün yörüngesi sırasında Güneş'e olan uzaklığının değişmesinden kaynaklanmaktadır.
Katkıda bulunanlar: Patrick Irwin, Oxford Üniversitesi

Uranüs'ün renk değişimlerini açıklama

Çalışma aynı zamanda Uranüs'ün Güneş etrafındaki 84 yıllık yörüngesi boyunca renginin neden bu kadar az değiştiğine dair uzun süredir devam eden gizeme de cevap veriyor.

Yazarlar, ilk olarak buz devinin görüntülerini Arizona'daki Lowell Gözlemevi tarafından 1950 – 2016 yılları arasında mavi ve yeşil dalga boylarında kaydedilen parlaklık ölçümleriyle karşılaştırdıktan sonra sonuçlarına ulaştı.

Bu ölçümler Uranüs'ün gündönümlerinde (yani yaz ve kış) gezegenin kutuplarından birinin yıldızımıza doğru baktığında biraz daha yeşil göründüğünü gösteriyor. Ancak ekinoks sırasında, yani Güneş ekvatorun üzerindeyken, biraz daha mavi bir renk alır.

Bunun Uranüs'ün çok sıra dışı bir döngüye sahip olmasından kaynaklandığı biliniyordu.

Yörüngesi sırasında etkili bir şekilde kendi tarafında dönmektedir; bu, gezegenin gündönümleri sırasında kuzey veya güney kutbunun neredeyse doğrudan Güneş ve Dünya'ya dönük olduğu anlamına gelir.

Bu önemlidir, çünkü kutup bölgelerinin yansıtma oranındaki herhangi bir değişiklik, gezegenimizden görüldüğü gibi Uranüs'ün genel parlaklığı üzerinde büyük bir etkiye sahip olabilir.

Gökbilimciler bu yansımanın nasıl ve neden değiştiği konusunda net değiller.

Bu, araştırmacıları Uranüs'ün kutup bölgelerinin spektrumlarını ekvator bölgelerinin spektrumlarıyla karşılaştıran bir model geliştirmeye yöneltti.

Kutup bölgelerinin yeşil ve kırmızı dalga boylarında mavi dalga boylarına göre daha yüksek yansımaya sahip olduğu bulundu çünkü kırmızıyı soğuran metan, kutupların yakınında ekvatora yakın olanın yarısı kadar bol miktarda bulunuyor.

Ancak bu, renk değişimini tam olarak açıklamak için yeterli değildi, bu nedenle araştırmacılar, daha önce güneş ışınlarının kutup gezegeni olduğu yaz aylarında görülen, giderek kalınlaşan sisin 'başlığı' şeklinde modele yeni bir değişken ekledi. . Ekinokstan gündönümüne geçiş.

Gökbilimciler onun metan buz parçacıklarından oluştuğunu düşünüyor.

Modelde simüle edildiğinde, buz parçacıkları kutuplardaki yeşil ve kırmızı dalga boylarındaki yansımayı daha da arttırdı ve Uranüs'ün gündönümünde neden yeşil olduğuna dair bir açıklama sağladı.

Profesör Irvine şunları söyledi: “Bu, Uranüs'ün renginin yörüngesi sırasında neden değiştiğini açıklamak için niceliksel bir modeli görüntüleme verileriyle eşleştiren ilk çalışmadır.”

“Bu şekilde, kutup bölgelerinde metan bolluğunun azalması ve parlak saçılan metan buz parçacıklarının kalınlaşması nedeniyle Uranüs'ün gündönümünde daha yeşil olduğunu gösterdik.”

Onlarca yıldır Neptün ve Uranüs üzerinde çalışan ancak araştırmaya dahil olmayan Astronomik Araştırma Üniversiteleri Birliği'nden (AURA) Dr. Heidi Hammel şunları söyledi: “Neptün'ün rengiyle ilgili yanlış anlaşılmalar ve Uranüs'ün olağandışı renk değişimleri bizi yanılttı. Bu kapsamlı çalışma sonunda her iki konuyu da bir kenara bırakıyor.”

Gelecekteki çalışma ve takip araştırması

Buz devleri Uranüs ve Neptün, geleceğin robot kaşiflerinin Voyager'ın 1980'lerdeki mirasını geliştirmeleri için heyecan verici bir yer.

Leicester Üniversitesi'nden gezegen bilimci ve yeni çalışmanın ortak yazarı Profesör Lee Fletcher şunları söyledi: “Tuhaf mevsimsel atmosferinden çeşitli halkaları ve uydularına kadar Uranüs sistemini keşfetme misyonu, bizim için yüksek bir önceliktir. önümüzdeki yıllarda uzay ajansları.”

Bununla birlikte, Uranüs'ün yörüngesindeki uzun ömürlü gezegen kaşifleri bile Uranüs yılının yalnızca küçük bir anlık görüntüsünü yakalayabilecektir.

“Uranüs'ün görünümünün ve renginin, Güneş Sistemindeki farklı mevsimlere tepki olarak on yıllar boyunca nasıl değiştiğini gösteren, bunun gibi Dünya temelli çalışmalar, gelecekteki bu misyonun bulgularını daha geniş bir bağlama oturtmada önemli olacaktır.” Profesör Fletcher ekledi.

Referans: “Uranüs'ün mevsimsel renk ve boyut döngüsünün modellenmesi ve Neptün ile karşılaştırılması” Patrick GJ Irwin, Jack Dobinson, Arjuna James, Nicholas A Deanby, Amy A Simon, Lee N Fletcher, Michael T Roman, Glenn S Orton, Michael H Wong, Daniel Toledo, Yazan: Santiago Perez-Hoyos ve Julie Peck, 12 Eylül 2023, Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimleri.
DOI: 10.1093/mnras/stad3761