JÜPİTER'İN MANYETOSFERİ VE HALKALARI

Jüpiter manyetosferi(manyetik kalkan)

Jüpiter, Güneş Sistemi içinde en güçlü manyetik alana sahip gezegendir. Jüpiterin kütlesinin, ancak küçük bir kısmını oluşturan, demir ve diğer ağır elementleri içeren çekirdeğinin, bu denli güçlü bir manyetik alan yaratması mümkün olmadığından; gezegenin manyetizmasından, metalik sıvı hidrojen tabakası sorumlu tutulmaktadır.

Elektrik iletkenliği çok yüksek olan bu bölgedeki elektron akımı, Jüpiter'in kendi çevresindeki hızlı dönüşünün etkisi ile güçlü bir manyetik alan oluşturur. Bu manyetik alanın etkisi ile Jüpiter, dev bir manyetosfere sahiptir.

Jüpiterin manyetosferinin boyutları, Güneş rüzgarındaki dalgalanmalara bağlı olarak, değişim göstermektedir ve bazen minimum boyutlarının iki katına kadar genişleyebilmektedir.

VAN ALLEN BENZERİ: IŞINIM KUŞAKLARI

Jüpiter kutup ışınımları(Hubble space telescope)

Jüpiter manyetosferinin iç bölgelerinde, gezegen tarafından yakalanan yüklü parçacıklarla oluşmuş, Van Allen kuşakları benzeri ışınım kuşakları bulunmaktadır. Jüpiter’in, ışınım kuşaklarında hapsettiği yüklü parçacık sayısı, manyetik alan şiddetine bağlı olarak, Yer’in, Van Allen kuşaklarındaki parçacık sayısından çok daha fazladır.

Jüpiter’in hızlı dönmesi ile basıklaşmış ve manyetik ekvator düzlemi boyunca uzanan bu kuşaklara, akım levhası denmektedir. Akım levhası, ekseni etrafında dönen bir balerinin, eteğinde görülen dalgalanma hareketlerine benzer hareketler yapmaktadır.

Jüpiterin manyetik alanı tarafından yakalanan yüklü parçacıkların, kutup bölgelerine inmesiyle, Yer’dekine benzer kutup ışınımları (auroralar) oluşmaktadır. Galileo uzay aracı gözlemleri, Jüpiter’deki kutup ışınımlarının, bulut tepelerinden, 300-600 km yüksekte oluştuklarını göstermiştir.

Jüpiter’in manyetik ekseni ile dönme ekseni arasında, 11° lik bir açı vardır. Manyetik kutup yönleri ile coğrafi kutup yönleri zıttır. Jüpiter'in kuzey manyetik kutbu, gezegenin güney coğrafi kutbuna, güney manyetik kutbu ise kuzey coğrafi kutbuna yakındır.

GÜNEŞ RÜZGARINA KARŞI: JÜPİTER MANYATOSFERİ

Jüpiter manyetosferi, Güneş rüzgarı adı verilen ve Güneş kökenli hızlı parçacıkların oluşturduğu plazma akımının, gezegenin manyetik alanının etkisi ile saptırılarak engellendiği bölgedir. Manyetosferin en dışında, plazma akımının hızla yavaşlayarak; hızının, ses hızının altına indiği ve yön değiştirdiği bir şok dalgası gözlenir.

Güneş etkinliğine göre gezegene uzaklığı değişen bu sınır, uzay sondaları tarafından Jüpiter'den, Güneş doğrultusunda 30 milyon km uzaklıkta saptanmıştır. Gezegen'e yaklaştıkça, manyetik alanın etkisi giderek artar. Güneş kökenli parçacıkların, aşamayarak çevresinden dolaşmak zorunda kaldığı manyetopoz, manyetosferin sınırını belirler. Bu alan da Güneş rüzgarının, şiddetindeki değişimlere paralel olarak; kısa sürelerde genleşip daralmakla birlikte, Jüpiter'in 3-7 milyon km uzağında başlar.

Manyetosfer-Jüpiter'in, dönme ve manyetik eksenleri.

Güneş rüzgarının deforme ettiği manyetik kuvvet çizgilerine uyumlu olarak; bu sınır, yanlara doğru genişleyerek, gezegenden uzaklaşır. Bir damla biçimini alarak; gezegenin arkasında bir milyar km ye kadar uzanan bir kuyruk oluşturur ki, bu kuyruk,Satürn yörüngesini geçebilir.

Manyetosferin gezegene daha yakın kesimlerinde, manyetik alana yakalanan elektrik yüklü parçacıkların doldurduğu, iki dev Van Allen kuşağı bulunur. Bu bölgelerden kaynaklanan çok güçlü radyo dalgaları, 9 saat 55 dakika 30 saniyelik bir döngü içinde dalgalanmalar gösterir. Bunun, Jüpiterin manyetik alanının oluşumuna neden olan, metalik hidrojen tabakasının dönme hızını yansıttığı varsayılır. Bu varsayıma dayanark; Gezegen'in kendi etrafındaki dönüş hızını, atmosfer hareketlerinden bağımsız olarak saptamak mümkün olmuştur.

IO-JÜPİTER: "SICAK PLAZMA HALKASI"

Io ve Jüpiteri biribirine bağlayan "Io Plazma Torus" denen sıcak plazma halkası

Van Allen kuşaklarında toplanan yüklü parçacıkların çoğunluğu, Jüpiter atmosferinden koparak, manyetik alana kapılan gazlardan kaynaklanır. Büyük ölçüde iyonize hidrojen atomlarından salınan; serbest elektron ve protonların yanı sıra, helyum, oksijen ve kükürt iyonlarına da rastlanır.

Jüpiterin birçok uydusu, manyetosferin içinde kalan yörüngelere sahiptir. Büyük uydulardan, gezegene en yakın olan Io, Jüpiter ile arasında kesintisiz süren bir elektrik akımının etkisi altındadır. Bu akım,uydu yüzeyinden, iyonize atomları kopararak, Io ve Jüpiter'i iki yönden birbirine bağlar. Io Plazma Torus'u adı verilen bir sıcak plazma halkası oluşturan bu akımın, 1000 gigawatt değerini bulduğu sanılmaktadır. Jüpiter'i çevreleyen 1 milyon km yarıçapındaki alanda; çok yoğun ışınımların varlığı nedeniyle, bu alandan geçen uzay sondalarının etkinlikleri, önemli ölçüde kısıtlanmıştır. Bu alan, ileride yapılabilecek insanlı araştırmalar için, önemli tehlikeler yaratabilecek durumdadır. 

JÜPİTER'İN: "UYDULAR VE TOZ HALKA"

Voyager gözlemleri, Jüpiter'in etrafında, daha küçük boyutlu uyduların varlığını ve halka sistemini  ortaya koymuştur. Bugün için Galileo uydularının dışında, Jüpiter’in bilinen 59 küçük uydusu daha vardır. Bunlardan 12’si, 2000 yılı içinde, 33’ü ise, 2001-2003 yılları arasında keşfedilmiştir. Küçük uydulardan, en içte yer alan 4 uydunun yörüngesi, Io’nun yörüngesinden daha içeridedir. Bunlar, asteroid biçimli yapılar göstermektedir. Bunlardan en büyüğü olan Amalthea, 270x150 km boyutlarındadır ve Mars’ın benzer yapılı uydularından, 10 kat daha büyüktür. Amalthea, belirgin bir kırmızı renge sahiptir ve yüzeyi, kükürt ile kaplıdır.

Jüpiter manyetosferinin, Io'nun  yüzeyinden ve volkanlarından sökerek taşıdığı kükürt, Amalthea yüzeyine de taşınmıştır. Amalthea, 1892’de, Yer’den yapılan gözlemlerle keşfedilmiştir. Ancak daha küçük boyutlu Metis, Adrastea ve Thebe, ancak Voyager 1 ve 2 yakın geçişleri sırasında, 1979 yılında bulunmuştur.

Halka parçaları, 4 iç uydu ve 4 Galileo uydusu; Jüpiter etrafında ve Jüpiter’in ekvator düzlemine çok yakın yörüngelerde dolanırlar. Dolayısıyla, bunların, Jüpiter bulutsusundan oluştukları açıkça söylenebilir. Ancak geriye kalan birçok küçük uydunun, yörünge düzlemleri, Jüpiterin ekvator düzlemi ile çakışmamaktadır. Gösterdikleri yörünge özelliklerine dayanarak; bu uyduların, Jüpiter tarafından asteroid kuşağından çekildiği ve çevresinde bir yörüngeye oturtulduğu düşünülmektedir.

JÜPİTER HALKALARI

Satürn'ün halkaları gibi, Jüpiter halkaları da, toz denebilecek mikroskopik boyutlardan, onlarca metre büyüklüğe kadar, değişen çeşitli boyutlarda, çok sayıda parçacığın bir araya gelmesinden oluşmaktadır. Bu parçacıklar, bir bulut oluşturarak; birbirinden bağımsız ve herbiri gezegen etrafında, kendine ait bir yörüngede hareket etmektedirler. Bu yörüngeler, gezegen ve iç uydularının çekim güçlerinin, karşılıklı etkisi ile sürekli şekillenerek, halkaların yapısı korunur.

Satürn halkaları ile karşılaştırıldığında, Jüpiter'in halkalarının, birçok yönden farklı olduğu görülmektedir. Jüpiter halkalarının, çok daha silik olmalarının ve zor gözlenmelerinin nedeni, kendilerini oluşturan toplam madde kütlesinin, çok daha az olmasının yanısıra; ışık yansıtıcılıklarının da düşük olmasıdır. Jüpiter halkaları, 0.05 gibi bir beyazlık derecesi (albedo) ile üzerine düşen Güneş ışığının büyük bir kısmını soğurur ve karanlık görünürler.

Satürn yolculuğu sırasında, Cassini-Huygens uzay sondası, 2003 yılında, Jüpiter'in yakınından geçerken ölçümler yapmıştır. Bu ölçümler, Jüpiter halkalarının, küresel değil, keskin kenarlı ve köşeli parçacıklardan oluştuğunu düşündürmektedir. Bu bilgiler de, halkaların, Jüpiter'e yakın yörüngelerdeki uydulardan kopan parçacıklardan oluştuğu tezini destekler niteliktedir.

1) Ana halka: Metis ve Adrastea uydularını içermekte olup, 7,000 km genişliğinde, 30 km den daha incedir.
2) Halo: Ana halka ile kuşatılmıştır ve yaklaşık 20,000 km kalınlığa kadar devam etmektedir.
3) Gossamer halka: Amalthea ve Thebe uydularını içermektedir ve Ana halka ile Halo’nun dışında bulunmaktadır. Bu uyduların yüzeyine, mikro meteoritlerin çarpmasıyla ortaya çıkan küçük parçacıklar, bu halkayı beslemektedir.
4) En dışta, sınırları belirsiz olan bir halka, çok seyrek bir toz bulutu şeklinde, ters bir yörüngede döner. Bu halkanın kaynağı, sonradan Jüpiterin çekim alanına yakalanmış, gezegenler arası toz olabilir.

SL- 9 KUYRUKLUYILDIZI: JÜPİTER'E ÇARPTI

Shoemaker-Levy 9 (SL-9) kuyrukluyıldızı, Jüpiter'e çarparken.

1993 yılının Mart ayında, kuyrukluyıldız avcıları Gene ve Carolyn Shoemaker, David Levy ile birlikte, ilginç bir kuyrukluyıldız keşfetmişlerdi. Shoemaker-Levy 9 (SL-9) olarak adlandırılan bu kuyrukluyıldız, Jüpiter’in yakınından geçerken, Gezegenin çekim etkisi ile 23 küçük parçaya bölünmüştü.

Shomaker-Levy 9 kuyrukluyıldızının parçalanma sonrası görüntüsü; 1994’ün Mayıs ayı içinde, Hubble Uzay Teleskobu tarafından alınmıştır. Bu parçalar, 16 Temmuz - 22 Temmuz 1994 tarihleri arasında, Jüpiterin atmosferine düşmüşlerdir. Boyutları 1 km’yi geçmeyen parçaların, çarpışma öncesi hızları, Jüpiter’in yüksek çekim etkisi altında, 60 km/sn gibi yüksek değerlere ulaşmıştır. En büyük parçanın, çarpması ile açığa çıkan enerji, 600 milyon megaton TNT’nin ürettiği enerjiye denktir. Bu enerji, Yer’de, bilinen tüm nükleer silahların üretebileceği yıkıcı enerjinin binlerce katıdır.

Tüm çarpışmalar, Jüpiter’in, Yer’den görülemeyen tarafında gerçekleşmiştir. Ancak gezegenin hızlı dönmesi sayesinde; çarpma bölgeleri, çarpışmalardan birkaç dakika sonra, Yer’den görülebilmiştir.

Çarpışma ile oluşan şok dalgaları, çarpan kuyrukluyıldız parçalarını, hızla buharlaştırarak, atmosferdeki gazlarla karıştırmış ve haftalarca izlenebilen artıklar oluşturmuşlardır. Ateş toplarından elde edilen tayflar, son derece karmaşık yapılar içermekteydi.

Dr. Bahri Güldoğan

Kaynaklar:
1) R.A. Freedman, W.J. Kaufmann, "Universe" (6th edition),  W.H.Freeman and Company, New York 2002.
2) N. F. Comins, W.J. Kaufmann, "Discovering The Universe"(5th edition), W.H.Freeman and Company, New York. , 2005.
3) G. Faureteresa, T.M. Mensing,"Introduction to Planetary Science the Geological Perspective", Springer, 2007.
4) Barrie W. Jones, "Discovering the Solar System", John Wiley, 2007.
5) L. A. Mc Fadden, P.R. Weissman, T.V. Johnson, "Encyclopedia of the Solar System", Academic Press, 2007.
6) P.Blondel, J.W.Mason, "Solar System Update", Springer, 2006.
7) M.A. Garlick, "The Story of Solar System", Cambridge, 2003.
8) galileo.jpl.nasa.gov
9) dione.astro.science.ankara.edu.
10) Wikipedia.org