Horft djúpt inn í stóran storm á Satúrnusi
Sævar Helgi Bragason
19. maí 2011
Fréttir
VLT sjónauki ESO og Cassini geimfar NASA hafa í sameiningu fylgst með sjaldséðum stormi í lofthjúpi reikistjörnunnar Satúrnusar.
Very Large Telescope (VLT) ESO og Cassini geimfar NASA hafa í sameiningu fylgst með sjaldséðum stormi í lofthjúpi reikistjörnunnar Satúrnusar með meiri nákvæmni en nokkru sinni fyrr. Að rannsókninni stóð alþjóðlegur hópur vísindamanna og eru niðurstöðurnar birtar í nýjasta tölublaði tímaritsins Science.
Lofthjúpur reikistjörnunnar Satúrnusar er alla jafna kyrrlátur. Um það bil einu sinni hvert Satúrnusarár (um þrjátíu jarðár), þegar vorar á norðurhveli reikistjörnunnar, byrjar einhver ólga djúpt undir skýjaþykkninu sem leiðir til mikilla hnattrænna vindtruflana (eso9014).
Fyrstu merki um nýjasta storminn á Satúrnusi sáust með útvarpsbylgju- og rafgasnema á Cassini geimfari NASA [1] sem er á braut um reikistjörnuna en stjörnuáhugafólk fylgdist líka vel með honum í desember 2010. Nú hefur innrauða myndavélin VISIR [2] á Very Large Telescope (VLT) ESO gert nákvæmar mælingar á storminum samhliða mælingum CIRS mælitækisins [3] á Cassini geimfarinu.
Stormurinn er sá sjötti sem menn verða vitni að á Satúrnusi frá árinu 1876. Þetta er hins vegar í fyrsta sinn sem menn rannsaka innrauða varmageislun stormsins — til að mæla hitabreytingar innan hans — og í fyrsta sinn sem geimfar á sveimi umhverfis reikistjörnuna fylgist með.
„Truflunin á norðurhveli Satúrnusar hefur myndað stórt, ofsafengið og flókið útbrot bjartra skýja sem hafa dreifst um og umlukið reikistjörnuna“ segir Leigh Fletcher (Oxfordháskóla í Bretlandi), aðalhöfundur greinar þar sem skýrt er frá rannsóknunum. „Bæði VLT og Cassini geimfarið rannsökuðu storminn samtímis svo okkur gafst gott tækifæri til að setja mælingar Cassinis í víðara samhengi. Í eldri mælingum á stormum sem þessum höfum við aðeins getað notað endurvarpað sólarljós en nú, með hjálp innrauðra mælinga, sjáum við í fyrsta sinn svæði í lofthjúpnum sem okkur eru alla jafna hulin og mælum þær miklu hita- og vindasveiflur sem tengjast þessum atburði.“
Stormurinn gæti hafa myndast djúpt í vatnsskýjunum þar sem fyrirbæri svipuð þrumuveðri knúðu áfram myndun risastórs iðustróks: Á sama hátt og heitt loft rís í upphituðu herbergi stígur þessi gasmassi upp á við og skýtur upp kollinum í efri hluta lofthjúps Satúrnusar, sem alla jafna er fremur lygn. Þessar stóru truflanir víxlverka við vinda sem blása í vesturátt og valda miklum breytingum á hitastigi hátt í lofthjúpnum.
„Nýju mælingarnar sýna að stormurinn hafði mikil áhrif á lofthjúpinn. Hann flutti orku og efni langar vegalengdir, breytti vindum — skóp hlykkjótta skotvinda og stóra hvirfla — og kom róti á hæglátar árstíðabundnar breytingar á Satúrnusi“ segir Glenn Orton (Jet Propulsion Laboratory (JPL) í Pasadena í Kaliforníu), þátttakandi í rannsóknahópnum.
Sum þeirra óvæntu fyrirbæra sem sjást á myndum VISIR hafa verið nefnd heiðhvolfsvísar. Vísarnir eru mjög miklar hitabreytingar hátt í heiðhvolfi Satúrnusar, í um 250-300 km hæð yfir skýjatoppinn í lægri hluta lofthjúpsins, sem sýna glögglega hve hátt upp í lofthjúpinn áhrifa stormsins gætir. Venjulega er hitastigið í heiðhvolfi Satúrnusar í kringum -130°C á þessum árstíma en vísarnir eru 15-20°C hlýrri.
Vísarnir sjást ekki í sýnilegu ljósi en skína skærar en reikistjarnan sjálf í innrauða ljósinu sem VISIR mælir. Þeir hafa aldrei sést áður svo stjörnufræðingar vita ekki hvort þeir séu algengir fylgifiskar þessara storma.
„Við vorum heppin að eiga mælingatíma í VLT sjónaukanum snemma árs 2011 en ESO leyfði okkur að færa tímann framar svo við gætum rannsakað storminn eins fljótt og auðið var. CIRS mælitækið á Cassini gat líka rannsakað storminn á sama tíma svo við gátum borið saman myndir frá VLT við litrófsgögnin frá Cassini“ segir Leigh Fletcher að lokum. „Við fylgjumst áfram með þessum einstaka atburði.“
Skýringar
[1] Cassini-Huygens er samstarfsverkefni NASA, ESA (European Space Agency) og ISA (Italian Space Agency). Jet Propulsion Laboratory, stofnun á vegum NASA í Pasadena í Kaliforníu, sem er hluti California Institute of Technology, hefur umsjón með leiðangrinum fyrir hönd NASA Science Mission Directorate í Washington, DC.
[2] VISIR er litrófsriti VLT og myndavél fyrir mið-innrautt ljóss. CEA/DAPNIA/SAP og NFRA/ASTRON smíðuðu VISIR.
[3] CIRS stendur fyrir Composite Infrared Spectrometer, eitt mælitækja Cassini geimfarsins. CIRS greinir varmageislun og getur fundið út efnasamsetningu fyrirbæra.
Frekari upplýsingar
Sagt er frá þessari rannsókn í grein í tímaritinu Science sem kom út 19. maí 2011.
Í rannsóknahópnum eru Leigh N. Fletcher (University of Oxford í Bretlandi), Brigette E. Hesman (University of Maryland í Bandaríkjunum), Patrick G.J. Irwin (University of Oxford), Kevin H. Baines (University of Wisconsin-Madison í Bandaríkjunum), Thomas W. Momary (Jet Propulsion Laboratory (JPL) í Pasadena í Bandaríkjunum), A. Sanchez-Lavega (Universidad del País Vasco í Bilbao á Spáni), F. Michael Flasar (NASA Goddard Space Flight Center (GSFC) í Maryland í Bandaríkjunum), P.L. Read (University of Oxford), Glenn S. Orton (JPL), Amy Simon-Miller (GSFC), Ricardo Hueso (Universidad del País Vasco), Gordon L. Bjoraker (GSFC), A. Mamoutkine (GSFC, Teresa del Rio-Gaztelurrutia (Universidad del País Vasco), Jose M. Gomez (Fundacion Esteve Duran í Barcelona á Spáni), Bonnie Buratti (JPL), Roger N. Clark (US Geological Survey, Denver, USA), Philip D. Nicholson (Cornell University í Ithaca í Bandaríkjunum), Christophe Sotin (JPL).
ESO, European Southern Observatory, stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. Með því að reisa og reka öflugustu stjörnuathugunarstöðvar heims leggur ESO grunninn að mikilvægum uppgötvunum stjörnufræðinga. Í Chile rekur ESO þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og VISTA, stærsta kortlagningarsjónauka (survey telescope) veraldar. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 42 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Cell: +354-896-1984
Email: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1116.
Tengd mynd
Innrauðar myndir VISIR mælitækisins á VLT sjónauka ESO (miðja og hægri) auk ljósmyndar ástralska stjörnuáhugamannsins Trevors Barry af Satúrnusi sem hann tók 19. janúar 2011 þegar stormurinn geysaði á norðurhvelinu. Á miðmyndinni sjást ólgandi stormsveipir og kaldari hvirfill í lægri hlutum lofthjúpsins. Á þriðju myndinni sjást óvæntu innrauðu heiðhvolfsvísarnir við sitt hvorn enda kaldara miðsvæðis yfir storminum. Þessi efsti hluti lofthjúpsins er alla jafna fremur lygn. Mynd: ESO/Oxfordháskóli/L. Fletcher/T. Barry
Horft djúpt inn í stóran storm á Satúrnusi
Sævar Helgi Bragason 19. maí 2011 Fréttir
VLT sjónauki ESO og Cassini geimfar NASA hafa í sameiningu fylgst með sjaldséðum stormi í lofthjúpi reikistjörnunnar Satúrnusar.
Very Large Telescope (VLT) ESO og Cassini geimfar NASA hafa í sameiningu fylgst með sjaldséðum stormi í lofthjúpi reikistjörnunnar Satúrnusar með meiri nákvæmni en nokkru sinni fyrr. Að rannsókninni stóð alþjóðlegur hópur vísindamanna og eru niðurstöðurnar birtar í nýjasta tölublaði tímaritsins Science.
Lofthjúpur reikistjörnunnar Satúrnusar er alla jafna kyrrlátur. Um það bil einu sinni hvert Satúrnusarár (um þrjátíu jarðár), þegar vorar á norðurhveli reikistjörnunnar, byrjar einhver ólga djúpt undir skýjaþykkninu sem leiðir til mikilla hnattrænna vindtruflana (eso9014).
Fyrstu merki um nýjasta storminn á Satúrnusi sáust með útvarpsbylgju- og rafgasnema á Cassini geimfari NASA [1] sem er á braut um reikistjörnuna en stjörnuáhugafólk fylgdist líka vel með honum í desember 2010. Nú hefur innrauða myndavélin VISIR [2] á Very Large Telescope (VLT) ESO gert nákvæmar mælingar á storminum samhliða mælingum CIRS mælitækisins [3] á Cassini geimfarinu.
Stormurinn er sá sjötti sem menn verða vitni að á Satúrnusi frá árinu 1876. Þetta er hins vegar í fyrsta sinn sem menn rannsaka innrauða varmageislun stormsins — til að mæla hitabreytingar innan hans — og í fyrsta sinn sem geimfar á sveimi umhverfis reikistjörnuna fylgist með.
„Truflunin á norðurhveli Satúrnusar hefur myndað stórt, ofsafengið og flókið útbrot bjartra skýja sem hafa dreifst um og umlukið reikistjörnuna“ segir Leigh Fletcher (Oxfordháskóla í Bretlandi), aðalhöfundur greinar þar sem skýrt er frá rannsóknunum. „Bæði VLT og Cassini geimfarið rannsökuðu storminn samtímis svo okkur gafst gott tækifæri til að setja mælingar Cassinis í víðara samhengi. Í eldri mælingum á stormum sem þessum höfum við aðeins getað notað endurvarpað sólarljós en nú, með hjálp innrauðra mælinga, sjáum við í fyrsta sinn svæði í lofthjúpnum sem okkur eru alla jafna hulin og mælum þær miklu hita- og vindasveiflur sem tengjast þessum atburði.“
Stormurinn gæti hafa myndast djúpt í vatnsskýjunum þar sem fyrirbæri svipuð þrumuveðri knúðu áfram myndun risastórs iðustróks: Á sama hátt og heitt loft rís í upphituðu herbergi stígur þessi gasmassi upp á við og skýtur upp kollinum í efri hluta lofthjúps Satúrnusar, sem alla jafna er fremur lygn. Þessar stóru truflanir víxlverka við vinda sem blása í vesturátt og valda miklum breytingum á hitastigi hátt í lofthjúpnum.
„Nýju mælingarnar sýna að stormurinn hafði mikil áhrif á lofthjúpinn. Hann flutti orku og efni langar vegalengdir, breytti vindum — skóp hlykkjótta skotvinda og stóra hvirfla — og kom róti á hæglátar árstíðabundnar breytingar á Satúrnusi“ segir Glenn Orton (Jet Propulsion Laboratory (JPL) í Pasadena í Kaliforníu), þátttakandi í rannsóknahópnum.
Sum þeirra óvæntu fyrirbæra sem sjást á myndum VISIR hafa verið nefnd heiðhvolfsvísar. Vísarnir eru mjög miklar hitabreytingar hátt í heiðhvolfi Satúrnusar, í um 250-300 km hæð yfir skýjatoppinn í lægri hluta lofthjúpsins, sem sýna glögglega hve hátt upp í lofthjúpinn áhrifa stormsins gætir. Venjulega er hitastigið í heiðhvolfi Satúrnusar í kringum -130°C á þessum árstíma en vísarnir eru 15-20°C hlýrri.
Vísarnir sjást ekki í sýnilegu ljósi en skína skærar en reikistjarnan sjálf í innrauða ljósinu sem VISIR mælir. Þeir hafa aldrei sést áður svo stjörnufræðingar vita ekki hvort þeir séu algengir fylgifiskar þessara storma.
„Við vorum heppin að eiga mælingatíma í VLT sjónaukanum snemma árs 2011 en ESO leyfði okkur að færa tímann framar svo við gætum rannsakað storminn eins fljótt og auðið var. CIRS mælitækið á Cassini gat líka rannsakað storminn á sama tíma svo við gátum borið saman myndir frá VLT við litrófsgögnin frá Cassini“ segir Leigh Fletcher að lokum. „Við fylgjumst áfram með þessum einstaka atburði.“
Skýringar
[1] Cassini-Huygens er samstarfsverkefni NASA, ESA (European Space Agency) og ISA (Italian Space Agency). Jet Propulsion Laboratory, stofnun á vegum NASA í Pasadena í Kaliforníu, sem er hluti California Institute of Technology, hefur umsjón með leiðangrinum fyrir hönd NASA Science Mission Directorate í Washington, DC.
[2] VISIR er litrófsriti VLT og myndavél fyrir mið-innrautt ljóss. CEA/DAPNIA/SAP og NFRA/ASTRON smíðuðu VISIR.
[3] CIRS stendur fyrir Composite Infrared Spectrometer, eitt mælitækja Cassini geimfarsins. CIRS greinir varmageislun og getur fundið út efnasamsetningu fyrirbæra.
Frekari upplýsingar
Sagt er frá þessari rannsókn í grein í tímaritinu Science sem kom út 19. maí 2011.
Í rannsóknahópnum eru Leigh N. Fletcher (University of Oxford í Bretlandi), Brigette E. Hesman (University of Maryland í Bandaríkjunum), Patrick G.J. Irwin (University of Oxford), Kevin H. Baines (University of Wisconsin-Madison í Bandaríkjunum), Thomas W. Momary (Jet Propulsion Laboratory (JPL) í Pasadena í Bandaríkjunum), A. Sanchez-Lavega (Universidad del País Vasco í Bilbao á Spáni), F. Michael Flasar (NASA Goddard Space Flight Center (GSFC) í Maryland í Bandaríkjunum), P.L. Read (University of Oxford), Glenn S. Orton (JPL), Amy Simon-Miller (GSFC), Ricardo Hueso (Universidad del País Vasco), Gordon L. Bjoraker (GSFC), A. Mamoutkine (GSFC, Teresa del Rio-Gaztelurrutia (Universidad del País Vasco), Jose M. Gomez (Fundacion Esteve Duran í Barcelona á Spáni), Bonnie Buratti (JPL), Roger N. Clark (US Geological Survey, Denver, USA), Philip D. Nicholson (Cornell University í Ithaca í Bandaríkjunum), Christophe Sotin (JPL).
ESO, European Southern Observatory, stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. Með því að reisa og reka öflugustu stjörnuathugunarstöðvar heims leggur ESO grunninn að mikilvægum uppgötvunum stjörnufræðinga. Í Chile rekur ESO þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og VISTA, stærsta kortlagningarsjónauka (survey telescope) veraldar. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 42 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.
Tenglar
Greinin í Science
Myndir af VLT
Fréttatilkynning Oxfordháskóla
Fréttatilkynning NASA
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Cell: +354-896-1984
Email: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1116.
Tengd mynd