Tüm yıldızlararası tozu filtreledikten sonra, güneş sistemi nasıl görünecek?
Tıpkı evin köşelerinde ve raflarda biriken toz gibi, bunlar da güneş sisteminde birikir.Farkı yıldızlararası tozun güneşimizi çevreleyen birkaç dairesel daire şeklinde toplanmasıdır. Bu toz halkaları gezegenin yörüngesine denk geliyor, çünkü gezegen güneşin yörüngesinde döndüğünde, yıldızlararası tozu evrensel çekim hareketiyle sürükleyecek ve sonunda güneşin etrafında bir toz halkası oluşturacak.
Yaklaşık 4.6 milyar yıl önce, güneş sistemi kaostan doğdu.Asteroitler birbirleriyle çarpıştı, kuyruklu yıldızlar birbirleriyle çarpıştı ve yıldızlararası toz, o sırada kalan enkaz ve enkazdan oluşuyordu. Bu yıldızlararası toz, güneş sistemi boyunca dağılmıştır, ancak esas olarak Dünya ve Venüs'ün yörüngelerinde toplanır ve bir teleskopla dünyadan görülebilen parçacıklarla dolu bir halka oluşturur. Bilim adamları, bu yıldızlararası tozun bileşimini, kökenini ve hareketini inceleyerek gezegenlerin doğumunu ve güneş sistemindeki tüm görünür maddelerin bileşimini araştırıyorlar.
Son zamanlarda yapılan iki çalışma, güneş sisteminin iç toz halkası hakkında yeni keşifler yayınladı. Çalışmalardan biri, Merkür'ün güneş etrafındaki yörüngesindeki bir toz halkasının kanıtlarını özetlemek için NASA verilerini kullandı. NASA'dan bir başka çalışma, Venüs'ün yörüngesindeki olası toz halkasının kaynağını belirledi: Venüs ile ortak yörüngede bulunan ve hiç tespit edilmemiş bir grup asteroit.
Venüs araştırmasının yazarlarından Marc Kuchner ve Greenbelt, Maryland'deki NASA Goddard Uzay Merkezi, "Güneş sisteminde her gün yeni şeyler keşfedemiyoruz. Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nde astrofizikçi. "Ve bu yıldızlararası tozlar her yerimizde."
Bu resimde, güneşi çevreleyen, gezegenin çekim kuvveti tarafından oluşturulan ve ilgili gezegen yörüngelerini kaplayan birkaç toz halkası var. Son zamanlarda bilim adamları, Merkür yörüngesinde bir toz halkası keşfettiler; Buna ek olarak, araştırmalar, Venüs'ün yörüngesindeki toz halkasının, hiç tespit edilemeyen bir grup ortak yörünge asteroidinden geldiğini gösterdi.
Telif hakkı: NASAnın Goddard Uzay Uçuş Merkezi / Mary Pat Hrybyk-Keith
Güneşin etrafında başka bir halka
Washington DC'deki Deniz Araştırma Laboratuvarı'nda güneş bilimci olan Guillermo Stenborg ve Russell Howard, ilk başta bir tane bulmayı beklemiyorlardı. Toz halkası. "Tesadüfen keşfettik." Sternberg güldü. Bu yeni keşfi bir makalede özetlediler ve The Astrophysical Journal'da yayınladılar.
Araştırmalarında, yaklaşık 9,3 milyon mil (1.500 kilometre) genişliğindeki Merkür yörüngesindeki yıldızlararası bir toz halkasının kanıtlarını tanımladılar. Merkür'ün 3.030 mil (4.878 kilometre) çapı vardır ve bu, Amerika Birleşik Devletleri kıtasının geçmesine izin verir. Bu daha geniş toz halkasında, Merkür sayısız kaya parçasından geçer ve güneşimizin etrafında döner.
İki bilim adamının başlangıçta güneşe yakın bir "tozsuz bölge" nin ipuçlarını ve kanıtlarını araştırmaları, sadece bu devasa toz halkasına yakalanmaları biraz ironik. Birkaç on yıl önce yapılan bir tahmine göre, güneşten belirli bir uzaklıkta bulunan bir alanda, güneşin muazzam ısısı, çevredeki yıldızlararası tozu silip temiz ve işaretsiz bir alanı temizleyecektir. Bu uzayın sınırlarını bulabilirsek, bilim adamları yıldızlararası tozun bileşimini anlayabilecekler ve bu, genç güneş sistemimizde gezegenlerin nasıl oluştuğunu keşfetmeye de yardımcı olacaktır.
Bilim adamları, gezegenlerin kökeninin, yıldızları çevreleyen devasa yıldızlararası toz ve gaz disklerinden doğan basit toz parçacıkları olduğuna inanıyor. Yerçekimi ve diğer kuvvetler, diskteki maddelerin birbirleriyle çarpışmasına ve sonunda bir araya gelerek yoğunlaşmasına neden olur.
Telif hakkı: NASAnın Jet Tahrik Laboratuvarı
Şimdiye kadar "tozsuz bölge" ile ilgili kanıt bulamadık, ancak bunun bir nedeni de bu ipuçlarını dünyadan tespit etmemizin zor olmasıdır. Yeryüzünde, bilim adamları ne kadar çok tespit etmeye çalışırlarsa çalışsınlar, güneşle aramızdaki sayısız yıldızlararası toz bir bariyer oluşturacak ve bu da bilim insanlarının belki de güneşin etrafındaki "tozsuz bölge" yi tasavvur ettiğimizden şüphelenmelerine neden olacak. Hiç yok.
Stenborg ve Howard, NASA'nın Güneş Karasal İlişki Gözlemevi (STEREO) uydusundan gezegenler arası uzay görüntü verilerinin yardımıyla, bu sorunu çözmek için bir model oluşturmanın mümkün olabileceğini düşündükleri bir yöntem geliştirdiler.
Sonunda, iki bilim insanı modellerini şu anda oldukça düz bir eliptik yörüngede güneşin etrafında uçan NASAnın Parker Solar Probe hazırlığı için test etmeyi umuyor. Son 7 yılda yavaş yavaş güneşe yaklaşacak. Parker'ın Dünya'ya geri göndereceği resimleri analiz etmek için kendi teknik yöntemlerini kullanmayı ve güneşin yakınındaki yıldızlararası tozun doğasını keşfetmeyi umuyorlar.
Parker'ın keşfedeceği alan güneşe çok yakın.Bilim adamları, bu verileri incelemeyi bırakın, insanların henüz ayak basmadığı bu alanda hiçbir zaman veri toplamadılar. Stenborg ve Howard tarafından oluşturulanlara benzer bazı modeller, Parker Güneş Sondasının gözlemsel verilerini anlamak için önemli bir teorik arka plan sağlar.Aynı zamanda, sondanın temiz veya tozlu olup olmadığı konusunda bir fikir verebilir.
Güneş-Karasal İlişkiler Gözlemevi'nin resminde iki tür ışık vardır: bir tür ışık yanan güneşin dış atmosferinden gelir, yani korona; diğer tür ışık, uzayda yüzen yıldızlararası toz tarafından yansıtılır. Güneşin etrafında yavaşça hareket eden tozun yansıttığı güneşin parlaklığı, koronanın yaydığı ışıktan yaklaşık 100 kat daha fazladır.
Howard, "Bu yıldızlararası tozu gerçekten istemiyoruz." Dedi, aynı zamanda güneş-karasal gözlemevi ve korona fotoğraflarını çeken Parker Solar Probe kameralarından da sorumlu. "Güneşe yakın olan bu toz yalnızca gözlemlerimizde ortaya çıkıyor ve genel olarak konuşursak, onu verilerden çıkaracağız." Howard gibi güneş bilimcileri birkaç yıl boyunca çeşitli şeyler geliştirdiler. Yıldızlararası tozun etkilerini ortadan kaldıran teknoloji.Güneşten gelen bazı maddelerin devasa patlamaları (bazen dünyaya sıçrayan) dahil olmak üzere yaklaşan uzay hava durumunu tahmin etmek gibi belirli amaçlar için güneş aktivitesini inceliyorlar ve Ancak yıldızlararası tozun "ışık kirliliği" ni ortadan kaldırdıktan sonra, koronada meydana gelen reaksiyonları ve olayları net bir şekilde tespit edebilirler.
Bu iki bilim insanı tarafından inşa edilen model, Güneş-Karasal Gözlemevi ve gelecekteki Parker Güneş Sondası tarafından döndürülen görüntü verilerini işlerken başkalarının bu sinir bozucu yıldızlararası tozun sıkıntısından kaçınmasına olanak tanıyan bir araç olarak kullanılabilir; ancak bunun için " "Temiz bölge" tahmini konusunda hala umutları var. İki tür ışığı ayırt etmenin ve yansıyan ışığı tozdan ayırmanın bir yolunu bulabilirlerse, güneşin etrafında ne kadar yıldızlararası toz olduğunu hesaplayabilirler; örneğin, yakalanan görüntüdeki tüm ışığı bulurlarsa Işık koronadan geliyor ve bu gerçekten "tozsuz bölge" yi bulduklarını gösteriyor olabilir.
Merkür'ün toz halkası, Sternberg ve Howard'ın modellerini incelerken beklenmedik keşiflerinden gelen cennetten bir armağan gibidir. Güneş-Dünya İlişkileri Gözlemevi tarafından çekilen resimleri analiz etmek için yeni teknolojilerini kullanırken, Stenberg ve Howard Merkür'ün yörüngesi boyunca daha parlak bir alan olduğunu, yani daha çok yıldızlararası toz olduğunu fark ettiler ve başladılar. Sadece bu parlama verilerini atmayı planlayın.
Howard, "Bu keşif bağımsız bir olay değil," dedi. "Sonda nerede bulunursa bulunsun, güneşe yakın toz parlaklığında aynı% 5 artış veya toz yoğunluğunda% 5 artış gözlemleyebiliriz. Orada bir şeyin var olduğunu ve güneşin etrafından dış dünyaya uzandıklarını gösteriyor. "
Stenborg, bilim adamlarının Merkür'ün yörüngesinde bir toz halkasının var olmasını beklemediklerini ve belki de bu nedenle şimdiye kadar keşfetmediklerini söyledi. "Merkür'ün Dünya veya Venüs'e benzemediğini düşünüyoruz. Çok küçük ve güneşe çok yakın. Bu kadar çok yıldızlararası tozu emip bir halka oluşturması pek olası değil," dedi. "Bilim adamları güneşten gelen güneş rüzgarının ( Güneş rüzgarı) ve manyetizma, Merkür'ün yörüngesindeki tüm yıldızlararası tozu 'uçuracak'. "
Beklenmedik yeni keşifler ve başarıyla geliştirdikleri hassas yeni araçlarla, araştırmacılar hala "tozsuz bölge" ile ilgileniyorlar. Parker Solar Probe koronayı daha da araştırdıkça, diğer araştırmacıların güneşin etrafında gizlenen tüm "toz hırsızlarını" ortaya çıkarmalarına da yardımcı olabilir.
Venüs'ün yörüngesinde gizlenmiş asteroid
Aslında bu, güneş sisteminin içinde bir toz halkasının keşfedildiği ilk şey değil. 25 yıl önce, bilim adamları dünyanın dev bir toz halkasında güneşin etrafında döndüğünü keşfettiler. Diğer araştırmacılar, Venüs'ün yörüngesinde benzer toz halkaları buldular ve ilk olarak 2007'de ve daha sonra 2013'te Alman-Amerikan Helios uzay sondalarının arşiv verilerini kullandılar. Sun-Terrain Gözlemevi verilerinin yardımıyla bulgularını doğruladılar.
O zamandan beri bilim adamları, Dünya'nın yörüngesindeki toz halkasının kökenini tespit ettiler: yıldızlararası toz, asteroid kuşağından, Mars ve Jüpiter arasındaki halka şeklindeki dev bir alandan ve güneş sistemindeki asteroitlerin çoğundan geliyor. Barınak. Bu kayalık asteroitler birbirleriyle çarpışmaya devam edecek ve çarpışma sırasında dökülen yıldızlararası toz, güneşin büyük yerçekimi kuvveti tarafından sürüklenecek ve güneş sisteminin iç kısmına doğru sürüklenecek. Dünyanın yerçekimi bu yıldızlararası tozu kaçırırsa, yeryüzünde kalacaklar. Yolda çalışıyor.
Başlangıçta, Venüs'ün yörüngesindeki toz halkalarının oluşumu, Güneş sisteminin başka bir yerinde üretilen yıldızlararası tozdan kaynaklanan, Dünya'nın yörüngesindekilere benziyordu, ancak Goddard Uzay Uçuş Merkezi'ndeki astrofizikçiler Petr Pokorny asteroit kuşağından güneşe sürüklenen yıldızlararası tozu simüle ettiğinde, yalnızca dünyanın yörüngesinde gözlemlenen toz halkasına uyan halkayı elde etti, ancak Venüs'ün yörüngesine uymadı. Yukarı.
Bu fark onu merak ettirdi, Venüs'ün yörüngesindeki toz halkası asteroit kuşağından gelmediyse nereden gelirdi? Bir dizi simülasyondan sonra, Pokolney ve araştırma ortağı Marc Kuchener, toz halkasının Venüs ile güneşin yörüngesinde dönen bir grup tespit edilmemiş asteroitten geldiğini varsaydılar. Bu araştırma çalışmasını 12 Mart 2019'da The Astrophysical Journal Letters'da yayınladılar.
Bu görsel video, Venüs'ün güneş etrafındaki yörüngesindeki toz halkasının bir simülasyonunu gösteriyor.Bilim adamları, Venüs'ün toz halkasını oluşturan yıldızlararası tozun, hiç tespit edilmemiş bir grup asteroidden geldiğini ve Venüs ile birlikte güneşin yörüngesinde döndüklerini varsayıyorlar.
Telif hakkı: NASAnın Bilimsel Görselleştirme Stüdyosu / Tom Bridgman
Kuchener, "Bu sonuçla ilgili olarak, bence en heyecan verici nokta, yeni bir asteroit grubu keşfetmemize izin vermesi ve bu, güneş sisteminin oluşumu için yeni ipuçları sağlayabilir." Dedi. Pokolney ve Kuchener bu yeni asteroit grubunu gözlemleyebilirlerse, Dünya ve Venüs'ün erken oluşum tarihini açığa çıkarabilirler; doğru araçlarla, bu asteroit grubu da güneş sisteminin kimyasına katkıda bulunabilir. Çeşitlilik araştırması ipuçları getiriyor.
Venüs'ün toz halkası daha geniş bir yörünge alanına dağıldığı için, yeni tespit edilen Merkür toz halkasından çok daha büyüktür.Dış boylamı yaklaşık 16 milyon mildir (yaklaşık 26 milyon kilometre) ve halkanın genişliği yaklaşık 6 milyon mil (yaklaşık 9,7 milyon kilometre), büyük ve küçük toz parçacıklarıyla kaplı, bunların en büyüğü boyut olarak zımpara kağıdındaki kaba parçacıklara benzer. Yıldızlararası tozun varlığından dolayı, bu alanın yoğunluğu çevredeki diğer alanlardan yaklaşık% 10 daha fazladır.Buna rağmen yapısı hala oldukça gevşektir: Halkadaki tüm tozu yakın bir şekilde toplarsanız, sadece bir tane elde edersiniz. Yaklaşık 2 mil (3,2 kilometre) çapında bir asteroid.
Tozun güneş etrafındaki hareketini simüle etmek için bir düzineden fazla farklı model aracı kullanan Pokolny, yalnızca gözlemlenen verilere uyan simüle edilmiş bir Venüs toz halkası bulmak için aklına gelebilecek tüm toz kaynaklarını modelledi. Denediği tüm toz kaynaklarını listeledi ve güneş sistemindeki kayalık yıldızlardan oluşan bir listeye benziyor: Ana Kuşak asteroitler, Oort Bulutu kuyruklu yıldızları, Halley tipi kuyruklu yıldızlar (Halley tipi kuyruklu yıldızlar). kuyruklu yıldızlar), Jüpiter ailesinden kuyruklu yıldızlar ve asteroit kuşağındaki son çarpışmalar.
Asteroitler, güneş sisteminin kayalık gezegenlerinin yapı taşlarını temsil ederler.Asteroit kuşağında birbirleriyle çarpıştıklarında, sayısız yıldızlararası toz parçalanacak ve güneş sistemi boyunca dağılacaktır. Bilim adamları, bu yıldızlararası tozu inceleyerek, erken gezegenlerin oluşum tarihini keşfedebilirler.
Telif hakkı: NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi Kavramsal Görüntü Laboratuvarı
Kuchener, "Ancak tüm bu simüle edilmiş modellerden hiçbiri uygulanabilir değil," dedi, "bu yüzden bu tozun kaynağını kendimiz bir araya getirmeye başladık."
İki bilim adamı, belki de Venüs'ün toz halkasındaki yıldızlararası tozun, Venüs'e asteroid kuşağından daha yakın bir grup asteroidden geldiğine inanıyor ve Güneş'in Venüs ile ortak yörüngesinde, yani yörüngelerinde dönen bir grup asteroid olabilir. Venüs'ten her zaman görece uzun bir mesafeyi korumuş olması dışında Venüs ile aynıdır.Genel olarak, Venüs'e göre güneşin diğer tarafında yer alır. Pokolni ve Kuchena, Venüs ile ortak yörüngede bulunan bu asteroit grubunun şu ana kadar tespit edilmediğine inanıyor çünkü yeryüzündeki teleskobu güneşe çok yakın olan bu yöne ayarlamak bizim için zor. Güneşin hiçbir müdahalesi yoktur.
Ortak yörüngede dönen bir asteroit, farklı yörüngeleri tek bir yerde kilitleyen bir yörünge modu olan "rezonans yörüngesi" denen şeyin bir örneğidir.Bu mod, yıldızların yerçekimi etkilerinin karşılıklı etkisine bağlıdır. Pocconi ve Kuchener, çeşitli potansiyel rezonans yörüngelerini modelledi: Örneğin, Venüs her 3 haftada bir güneşin etrafında döndüğünde, bir asteroid 2 hafta boyunca güneşi yörüngede çevirir; veya her 10 haftada bir Venüs güneşi, asteroitleri yörüngede çevirir. 9 hafta sürer; ya da Venüs güneşin etrafında döner ve asteroitler de güneşin etrafında döner. Tüm olasılıklar arasında, Venüs'ün gerçekle eşleşen toz halkasını simüle eden tek bir model var: Venüs'ün yörüngesindeki Venüs'ün devrimi ile aynı hızda bir grup asteroit.
Uygulanabilir bir varsayımsal plan bulunsa bile, bilim adamları hala araştırmanın sonunu ilan edemezler. Pocconi, "Bu asteroitlerin varlığını keşfettiğimizi düşünüyoruz, ancak yine de bunu kanıtlamamız ve yankılanan yörüngelerin modunun gerçek ve uygulanabilir olduğunu kanıtlamamız gerekiyor." Dedi. "İlk başta gerçekten heyecanlandık, ancak sonrasında "Ah, daha yapacak çok işimiz var."
Bu asteroitlerin varlığının güneş sistemi için anlamlı olduğunu kanıtlamaları gerekiyor ve ayrıca Venüs'ün halka yörüngesindeki bu özel asteroitlerin başka yerlerden gelme ihtimalinin düşük olması nedeniyle asteroid kuşağından farklı olduğunu da fark ediyorlar. Bu asteroit grubu, güneş sisteminin ilk oluşumundan beri var oldu, bu nedenle hipotezleri bilimsel olarak daha anlamlı görünecek.
İki bilim insanı başka bir model geliştirdi: Bu sefer Venüs'e bitişik 10.000 asteroid kümesinden başladılar. Bu simülasyon, her bir gezegenin tüm yerçekimi etkilerini birleştirerek, güneş sisteminin başlangıç durumundan itibaren 4,5 milyar yıllık tarihini hızla tamamladı. . Bu model şu anki noktayı simüle ettiğinde, bu sefer testinde yaklaşık 800 asteroit hayatta kaldı.
Pokolney, bunun oldukça iyimser bir asteroid hayatta kalma oranı olduğuna inanıyor, bu da erken güneş sisteminin kaosunda asteroitlerin Venüs'ün yörüngesinde bulunabileceğini ve hatta bazılarının bu güne kadar devam edebileceğini gösteriyor. Orada kalın ve Venüs'ün toz halkasının bir parçası olun.
Bir sonraki adım aslında bu bulunması zor asteroitlerin yerini belirlemek ve onları daha gerçekçi bir şekilde gözlemlemektir. Pokolney, "Orada gerçekten bir şey varsa, teorik olarak onu bulabilmeliyiz." Dedi. Varlıklarını doğrulamak için, belki Hubble gibi bir uzay teleskopu veya Güneş-Karasal Gözlemevi gibi bir yıldızlararası uzay görüntüleyici kullanabilirsiniz. Varlık doğrulandıktan sonra, bilim adamlarının keşfetmesini bekleyen daha fazla soru olacak: Orada kaç tane asteroit var ve her bir asteroidin boyutu nedir? Yıldızlararası tozu sürekli mi saçıyorlar yoksa hepsini bir anda mı fırlatıyorlar?
Diğer yıldızların etrafındaki toz halkası
Bu görüntüde, beyaz cüce LSPM J0207 + 3331'in güçlü yerçekimi nedeniyle, bir asteroit parçalandı. LSPM J0207 + 3331, Dünya'dan 145 ışıkyılı uzaklıkta bulunmaktadır. Bilim adamları, ufalanan asteroitlerin bu eski yıldızın etrafındaki toz halkası için hammadde sağlayabileceğine inanıyor.
Telif hakkı: NASAnın Goddard Uzay Uçuş Merkezi / Scott Wiessinger
Merkür ve Venüs'ün yönettiği toz halkası bizden sadece bir veya iki gezegen uzakta.Bilim adamları uzak yıldız sistemlerinde birçok başka toz halkası keşfettiler.Bu devasa toz halkalarını gözlemlemek, dış gezegenlere göre daha kolay. Gizli gezegenlerin konumunu anlamak ve hatta bu gizli gezegenlerin yörünge özelliklerini keşfetmek için kullanılabilir.
Ancak güneş sisteminin dışındaki toz halkasını açıklamak kolay değil. Kuchener, "Diğer yıldızların etrafındaki toz halkasını simüle etmek ve doğru bir şekilde okumak için, önce 'toprak arka bahçemizdeki' tozun fiziksel özelliklerini anlamalıyız," dedi. Komşu Merkür tozu halkası, Venüs toz halkası ve Dünya toz halkasındaki yıldızlararası toz, güneş sistemindeki yerçekiminin kalıcı etkisini kaydediyor.Bilim adamları, onları inceleyerek, bize hem daha yakın hem de daha yakın mesafeleri anlamak için yeni teknolojiler geliştirebilirler. Uzaktaki toz halkası.
referans:
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/what-scientists-found-after-sifting-through-dust-in-the-solar-system
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aae6cb/meta
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab0827
