تور بزرگ 2021 هابل از سیاره های بیرونی منظومه شمسی کامل شد - مقاله های علمی

به گزارش مقاله های علمی، تلسکوپ فضایی قدرتمند هابل، هرچند با مسائل اما همچنان به توسعه اطلاعات بشر از کیهان ادامه می دهد و در سال 2021 هم توانست شگفتی های زیادی از جمله درباره سیاره های بیرونی منظومه شمسی ثبت کند که حالا بخشی از این یافته ها طی برنامه میراث جوی سیاره های بیرونی، منتشر شده است.

در اساطیر یونان باستان، ابتدا نژادی از غول ها به نام تیتان یا تایتان بر جهان حکومت می کردند. تایتان های باستانی منظومه شمسی هم سیارات بیرونی آن هستند که شامل مشتری، زحل، اورانوس و نپتون می شوند.

در مقایسه با این غول ها، سیارات درونی، یعنی عطارد، ناهید، زمین و مریخ که در نزدیکی خورشید گرم شده اند، سنگ ریزه به نظر می رسند. هیولاهای بخش بیرونی منظومه شمسی که از 780 میلیون تا 4.5 میلیارد کیلومتر امتداد دارند، به همان میزان که مرموز هستند، آن قدر از خورشید دورند که آب در آن ها فورا به یخ جامد تبدیل می شود. این غول های گازی، همگی جو چرخشی عمیقی دارند که بیشتر آن از عناصر اولیه تشکیل شده اند و در حقیقت این سیارات سطح جامد ندارند.

در دهه های 1970 و 1980 میلادی، ناسا پایونیر 10 (Pioneer 10) و پایونیر 11 و همچنین وویجر 1 (Voyager 1) و وویجر 2 برای نخستین بار سفری طولانی را به منظومه شمسی بیرونی انجام دادند. این کاوشگرها عکس های نزدیک خیره کننده ای از این جهان های بسیار پیچیده به بشریت نشان دادند.

در دهه 1990 میلادی اما تلسکوپ فضایی هابل فعالیت خود را آغاز کرد تا چیزهایی را کشف کند که این مسافران میان سیاره ای از انجام آن ناتوان بودند. از آن زمان هابل هر سال تغییرات جو چرخان و رنگارنگ مشتری، طوفان های فصلی که در اورانوس و زحل روی می دهند و یک نقطه تاریک سرگردان که در نپتون پیدا و پنهان می شود را رصد می کند.

به عنوان هواشناس منظومه شمسی، نظارت فوق العاده دقیق هابل از این غول های باشکوه به اخترشناسان بینش خوبی درباره یک زیبابین همیشه متغیر از آب وهوای جهان های دیگر می دهد.

تلسکوپ فضایی هابل که از طریق ناسا و آژانس فضایی اروپا اداره می شود، امسال هم از زاویه دید خود که کیلومترها بالاتر از زمین است، تور بزرگ خود را تکمیل کرده است و تصاویر واضحی ثبت کرده که مکمل مشاهدات فعلی و گذشته فضاپیماهای میان سیاره ای است. اینجا قلمرو سیارات غول پیکر، مشتری و زحل و اورانوس و نپتون است که تا 30 برابر فاصله میان زمین و خورشید پیشرفته است.

برخلاف سیارات سنگی مانند زمین و مریخ که نزدیک به گرمای خورشید قرار گرفته اند، این جهان های دوردست عمدتا از سوپ های گازی سرد هیدروژن، هلیوم، آمونیاک، متان و آب عمیق در اطراف یک هسته چگال، فشرده و به شدت داغ شکل گرفته اند.

اگرچه فضاپیماهای رباتیک در طول 50 سال گذشته تصاویری از بازدیدهای خود از این چهار سیاره بزرگ به زمین فرستاده اند، اما جو چرخان و رنگارنگ آن ها دائما در حال تغییر است. بنابراین با وجود تصاویر نزدیکی که فضاپیماهای رباتیک از این سیاره ها ارسال می کنند، هابل پیوسته از این جهان های دور باردید می کند تا شگفتی های تازه ای را آشکار کند و بینش تازه ای از آب وهوای سرکش آن ها که از طریق نیروهای پویای هنوز ناشناخته در زیر ابرها شکل می گیرد، ارائه می دهد.

عکس های هابل از سیارات بیرونی، تغییرات شدید و ظریفی را که به سرعت در این جهان های دور روی می دهند، نشان می دهد. نمای شفاف این رصدخانه فضایی، اطلاعاتی درباره الگوهای آب وهوایی و فصل های مجذوب کننده و پویا در این غول های گازی فراهم می کند و به اخترشناسان امکان می دهد تا دلایل بسیار مشابه و همچنین بسیار متفاوت تغییر جو در آن ها را بررسی کنند.

این تصاویر هابل بخشی از نقشه های سالانه هر سیاره است که به عنوان بخشی از برنامه میراث جوی سیاره های بیرونی (Outer Planets Atmospheres Legacy) یا اُپال (OPAL) گرفته شده است. این برنامه نماهای سالانه و سراسری از سیارات خارجی منظومه شمسی را برای کاوش تغییرات در طوفان ها، بادها و ابرهای آن ها ارائه می دهد.

دو عامل طول عمر هابل و نقطه دید منحصربه فرد آن به منجمان فرصتی ویژه برای بررسی سالانه سیارات بیرونی داده است. داده های علمی برنامه اُپال همچنین می توانند بسیار فراتر از منظومه شمسی ما در مطالعه اتمسفر سیاره هایی که به دور ستارگانی غیر از خورشید می چرخند، مؤثر باشند.

سیاره مشتری

تصاویر امسال هابل از مشتری، چشم انداز دائما در حال تغییر جو آشفته آن را دنبال می کند؛ جایی که چندین طوفان تازه خود را نشان می دهند و سرعت تغییرات رنگ در نزدیکی خط استوای سیاره، همچنان پژوهشگران را شگفت زده می کند. عکس هابل در 4 سپتامبر (13 شهریور) جو پر فرازونشیب این سیاره غول پیکر را به نمایش می گذارد.

منطقه استوای سیاره در مقایسه با قسمت های تاریک قبلی برای مدت طولانی تری به رنگ نارنجی عمیق به جای مانده است. در حالی که چند سالی است که خط استوا از ظاهر سنتی سفید و بژ خود تغییر کرده است، دانشمندان از یافتن رنگ نارنجی پررنگ تر در تصویربرداری اخیر هابل شگفت زده شدند، زیرا انتظار داشتند که این منطقه همچنان لایه مه مایل به قرمز خود را از دست بدهد.

همچنین درست بالای خط استوای مشتری، پژوهشگران به نمایان شدن چندین طوفان تازه که در دوران وویجر به آن ها بارج (Barges) گفته می شد، اشاره کردند. این سلول های قرمز دراز را می توان به عنوان گردابه های سیلیکونی تعبیر کرد که از نظر ظاهری متفاوت هستند. در حالی که برخی از طوفان ها کاملا مشخص و واضح هستند، برخی جلوه ای دیگر تار و مه آلود دارند. این تفاوت در ظاهر به علت ویژگی های درون ابرهای گردابه ها ایجاد شده است.

ایمی سایمون (Amy Simon) از مرکز پروازهای فضایی گادرد ناسا گفت: هر بار که داده های تازهی دریافت می کنیم، کیفیت تصویر و جزئیات در ویژگی های ابری همیشه مرا غافلگیر می کند. وقتی به مشتری نگاه می کنم، می توانم ساختارهای ابری را در بارج ها یا در نوار سرخ پایین آن ببینم که به وضوح بسیار عمیق تر هستند. ما ساختارهای زیاد و تغییرات عمقی عمودی را در اینجا می بینیم.

پژوهشگران همچنین خاطرنشان می کنند که یک ویژگی به نام لکه سرخ کوچک (Red Spot Junior) در زیر لکه سرخ بزرگ، جایی که هابل به تازگی افزایش سرعت بادها را شناسایی کرده است، هنوز هم رنگ بژ تیره تری دارد و با رشته ای از طوفان های سفید پادچرخند به جنوب سیاره پیوند می خورد.

زحل

نگاه تازه هابل به زحل در 12 سپتامبر (21 سپتامبر) تغییرات رنگی سریع و شدید نوارهای نیمکره شمالی سیاره را نشان می دهد، جایی که اکنون اوایل پاییز است.

نوارهای سیاره در رصدهای هابل در سال های 2019 و 2020 متفاوت بوده اند. به طرزی قابل توجه، طوفان شش ضلعی نمادین زحل که برای نخستین بار در سال 1981 از طریق فضاپیمای وویجر 2 کشف شد، در سال 2020 به سختی قابل تشخیص بود اما دوباره در سال 2021 به وضوح دیده می شود.

تصویر هابل از زحل، این سیاره را پس از فصل زمستان در نیمکره جنوبی به تصویر می کشد که در رنگ مایل به آبی مشهود است. در گذشته هم هابل به محققان امکان داده بود تا تغییرات فصلی نیمکره شمالی را از نزدیک دنبال کنند.

مایکل وانگ (Michael Wong) از دانشگاه کالیفرنیا برکلی گفت: این کاری است که ما می توانیم با هابل به بهترین شکل انجام دهیم. با وضوح بالای هابل، می توانیم مواردی را که نوارها واقعا تغییر می کنند، به دقت شناسایی کنیم. اگر بخواهیم با یک تلسکوپ زمینی به این پدیده نگاه کنیم، با توجه به تار شدن تصویر از طریق جو زمین، برخی تغییرات را از دست می دهیم و هیچ چیز از زمین نمی تواند به وضوح تصویر هابل در نور مرئی باشد.

اورانوس

نمایی که هابل 25 اکتبر (3 آبان) از اورانوس ثبت کرده است، پوشش قطبی درخشان این سیاره را در کانون توجه قرار می دهد. در نیمکره شمالی سیاره فصل بهار است و به نظر می رسد که افزایش تابش فرابنفش خورشیدی جذب شده، باعث درخشندگی ناحیه قطبی شده است.

پژوهشگران در حال مطالعه این موضوع هستند که کلاهک قطبی درخشان چگونه بر اثر تغیرات در غلظت گاز متان در جو، ویژگی های ذرات مه و همچنین الگوهای جریان جوی اثر می پذیرد. عجیب این است که حتی با روشن تر شدن کلاهک جوی، جنوبی ترین مرز واضح در همان عرض جغرافیایی ثابت می ماند. این پدیده در طول مشاهدات چندین سال گذشته اپال ثابت بوده است و شاید علت آن یک جریان جت باشد که در عرض جغرافیایی 43 درجه، مانع ایجاد می کند.

نپتون

با مشاهداتی که در 7 سپتامبر (16 شهریور) از این سیاره انجام شد، محققان دریافتند که نقطه تاریک نپتون که اخیرا کشف شده جهت خود را از حرکت به سمت استوا معکوس کرده است، همچنان در نیمکره شمالی تاریک سیاره دیده می شود. همچنین یک دایره تاریک و کشیده قابل توجه وجود دارد که قطب جنوب نپتون را دربر می گیرد.

رنگ آبی نپتون و اورانوس نتیجه جذب نور سرخ از طریق اتمسفر غنی از متان سیارات است، همراه با همان فرآیند پراکندگی رایلی (Rayleigh Scattering) که باعث آبی شدن آسمان زمین می شود. در سال 2021 چند ابر روشن هم روی نپتون دیده می شود و آبی متمایز آن با یک نقطه تاریک بزرگ یکتا، بسیار یادآور چیزی است که وویجر 2 در سال 1989 میلادی دید.

تلسکوپ حرفه ای هابل که این روزها با توجه به یک مشکل نرم افزاری در حالت خواب واقع شده است، سال هاست که چشم بشر را به دور و نزدیک کیهان باز کرده است و ناسا و آژانس فضایی اروپا امیدوارند که با وجود مسائل ایجاد شده، تا میانه دهه آینده همچنان به فعالیت خود ادامه دهد.

همچنان که متخصصان برای طولانی تر کردن عمر هابل تلاش می کند، تلسکوپ تازه نفس جیمز وب هم قرار است به زودی راهی آسمان شود تا طی روندی طولانی و پیچیده در مدار خود مستقر شود و نگاه تازه ای را فراروی بشریت بگشاید.

عکس ها: سیارات بیرونی منظومه شمسی از نگاه هابل در سال 2021

Credit: NASA, ESA, Amy Simon (NASA-GSFC), Michael H. Wong (UC Berkeley). Joseph DePasquale (STScI)

منبع: SciTechDaily