2010.08.09. - A tengelyforgási periódussal változik a sarki fény a Szaturnuszon

A Hubble Űrteleszkóppal a Szaturnuszról az ultraibolya tartományban négy év alatt készített felvételek alapján megállapították, hogy a bolygó sarki fényei a tengelyforgási periódussal változnak.

A Naprendszer kőzetbolygóinak tengelyforgási ideje jól ismert, hiszen a jellegzetes felszíni alakzatok követésével könnyen meghatározható. Más a helyzet a gázóriások esetében, melyeknek nincs szilárd felszínük, így a tengelyforgási periódusaik szükségképpen a mélyen a légkörük alatt lévő belső részeikre - a magra - vonatkoznak. Mivel a mágneses terüket szintén a belsejükben zajló folyamatok generálják, ezért a mágneses mező és a vele összefüggő folyamatok, például a sarki fény vagy a rádióemisszió észlelése jó indikátora a rotációs periódusnak.

A Szaturnusz pulzáló rádióemisszióját a Voyager űrszonda fedezte fel, a mérések alapján azt találták, hogy a változás periódusa 10 óra 39 perc, amit aztán a bolygó tengelyforgási idejének fogadtak el. Az óriásbolygót megközelítő újabb űrszondák adatai azonban azt mutatták, hogy a rádióemisszió pulzációs periódusa számottevően változott az évek során. Mivel egy Szaturnusz méretű test forgása ilyen rövid idő alatt nem módosulhat ekkora mértékben, az a következtetés adódott, hogy a rádióemisszió változása csak lazán kötődik a tengelyforgáshoz, azt inkább valami más, egyelőre ismeretlen, de intenzíven keresett folyamat modulálja.

A Hubble Űrteleszkóp ACS kamerájával 2009-ben rögzített ultraibolya képen a Szaturnusz mindkét pólusa körül jól látható a sarki fény.
[Jonathan Nichols, NASA, ESA, University of Leicester]

A rejtélyt megoldandó Jonathon Nichols (University of Leicester) és munkatársai a Szaturnusz sarki fényeiről a Hubble Űrteleszkóp ACS (Advanced Camera for Surveys) műszerével az ultraibolya tartományban 2005 és 2009 között készített felvételeket tanulmányozták, és azt találták, hogy azok általában akkor fényesebbek, amikor a rádióemisszió is erősebb.

Sarki fény akkor keletkezik, amikor a Napból kiáramló töltött részecskék (napszél) kölcsönhatásba kerülnek a bolygó mágneses mezejével, s az erővonalak mentén a mágneses pólusok felé spiráloznak. Közben ütköznek a felsőlégkör molekuláival, gerjesztik, s így elektromágneses sugárzás kibocsátására késztetik azokat. Nichols szerint a Szaturnusz esetében nem ez a sugárzás az oka a rádióemisszióban megfigyelhető pulzációnak, sokkal inkább ugyanarra a hatásra adott válaszról van szó, mint ami a rádiósugárzás modulációját is okozza. A most felfedezett korreláció azért is fontos, mert jelzi, hogy a két folyamat - a rádióemisszió és az északi fény változása - régóta sejtett módon ugyanarra a fizikai folyamatra vezethető vissza. Ez vélhetőleg a sarki fényt okozó, a mágneses erővonalak körül folyó elektromos áramok rendszere. A Szaturnusz mágneses tere a bolygó körül tevékenykedő Cassini űrszondáról is detektálható, így tanulmányozása előbb-utóbb választ adhat a rádióemisszió változásának problémájára is.

Az eredményeket részletező szakcikk a Geophysical Research Letters c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• Astronomy Now Online 2010.08.04.