Szerencsés véletlennek köszönhető az állatövi fény eredetéről egy új felfedezés

2678

Port szórhat a bolygóközi térbe a Mars a Juno űrszonda adatai szerint. Ha nem sokkal napkelte előtt vagy éppen naplemente után megfelelően sötét égre nézünk, olykor látható egy a horizonttól felfelé elnyúló, halovány fényoszlop. Ezt a derengést nevezik állatövi fénynek, forrásai pedig a Nap fényét visszatükröző, körötte keringő apró porszemcsék. Régóta úgy vélik, hogy a port a távolról érkezett aszteroidák vagy üstökösök hozhatták a belső Naprendszerbe.

A Juno kutatóinak új eredményei szerint azonban a Mars lehet a ludas. Március 9-én a Journal of Geophysical Research: Planets nemzetközi tudományos folyóiratban megjelent tanulmányukban a Juno űrszonda Jupiterre tartó útja során rögzített adatait elemzik. A Juno egyik műszere szerencsés véletlennek köszönhetően detektált egy sor becsapódó porrészecskét, amik egy sor értékes információval szolgáltak a por eredetéről és keringési pályájuk fejlődéséről is.

Állatövi fény az Egyesült Államok Utah államában, 2021. március 1-jén. A fényoszlop felett látható a Fiastyúk, kissé alatta pedig fényesen tündököl a Mars. (Forrás: NASA/JPL-Caltech)

Bár a felfedezésükből jelentős következtetéseket lehet levonni, a kozmikus törmelékeket kutató John Leif Jørgensen eredetileg nem ilyen céllal készítette az eszközt. A négy csillagkövető a Juno magnetométerének részét képezi; ezek a fedélzeti kamerák negyed másodpercenként készítenek fényképet az égboltról, a Juno pozíciójának meghatározásához (ehhez a képeken látható csillagok elhelyezkedését figyelik). Ezzel biztosítják a magnetométer pontosságát.

Jørgensen bízott benne, hogy hátha sikerül egy még felfedezetlen aszteroidát is lencsevégre kapni, ezért az egyik kamerát úgy programozta, hogy jelentse, ha több egymást követő fényképen lát olyan objektumot, ami nem szerepel az ismert csillagászati objektumok katalógusaiban. Túl sok izgalomra nem számított, így amikor a kamera azonosítatlan objektumok ezreit kezdte lesugározni (misztikusan megjelenő majd eltűnő csíkokról), Jørgensen és kollégái értetlenül álltak a dolog előtt.

Számos hihető és kevésbé hihető lehetőséget is felvázoltak a látottak megmagyarázására. Az egyik leginkább kétségbeejtő opció szerint a Juno üzemanyagtartályából szivárgó anyagot sikerült lefényképezni. Azt hitték, hogy valami nagy baj van, a képek úgy festettek, mintha valaki egy poros konyharuhát rázott volna ki az ablakon.

Schmall Rafael kaposfői felvétele az állatövi fényről 2015. február 13-án, pénteken. Bővebb információk korábbi cikkünkben találhatók.

A képeken látható objektumok látható méretét és sebességét kiszámítva derült ki a turpisság: körülbelül 16 000 km/h sebességgel becsapódó porszemcsék szubmilliméteres darabkákat törtek le a Juno űrszondáról. Bármilyen kis tömegű szemcsékről is van szó, ekkora sebességnél már tudnak nagyot ütni. Mint kiderült, a törmelékeső a Juno kiterjedt napelemeiről származott – a legnagyobb és legérzékenyebb, nem szándékos pordetektorról, amit valaha építettek.

Minden egyes törmelékdarabkát sikerült visszakövetni egy-egy bolygóközi porszemcse becsapódásáig, ezzel összeállítva a Juno teljes útja során útba eső por eloszlástérképét. A Juno 2011-ben indult útnak, majd 2012-es, az aszteroidaövbeli manővere után 2013-ban tért vissza a belső Naprendszerbe, hogy a Föld gravitációját egyfajta katapultként használva röpítsék a Jupiter felé.

Az adatok alapján a legtöbb porszemcsével a Föld és az aszteroidaöv között találkozott, itt-ott a Jupiter gravitációs vonzásához köthető résekkel. Eddig még nem sikerült az űrben megmérni ennek a pornak az eloszlását, a dedikált pordetektoroknak limitált begyűjtési terület állt rendelkezésére, így pedig a pornak is csak ritkásabb populációjára voltak érzékenyek. Többnyire a gyakoribb, de jóval kisebb porszemcséket számolták. Összehasonlításképpen a Juno hatalmas napelemeinek gyűjtőfelülete 1000-szer nagyobb a legtöbb pordetektorénál.

A Juno kutatói megállapították, hogy a porfelhő azért ér véget a Földnél, mert a bolygónk gravitációja beszippantja az összes közel kerülő port – ezt látjuk állatövi fényként is. Ami a külső határát illeti, körülbelül 2 csillagászati egységre a Naptól a Mars után ér véget. Ezen a részen a Jupiter gravitációs mezeje egyfajta pajzsként akadályozza meg, hogy a belső Naprendszerből kilépjenek a porszemcsék. Ugyanígy akadályozza meg például azt is, hogy a mélyűrből származó por besodródjon a belső Naprendszerbe. A jelentős gravitációs hatások miatt a porszemcsék közel kör alakú pályán keringenek a Nap körül – az egyetlen, 2 csillagászati egységnél, közel kör alakú pályán keringő objektum pedig a Mars, így természetes feltételezni, hogy a Mars lehet a por forrása.

A NASA Juno űrszonda adatai alapján úgy tűnik, hogy a Marsról származó por lehet az állatövi fény forrása. A fenti videó a felfedezést foglalja össze és illusztrálja, angol nyelven. (Forrás: NASA Goddard)

A kutatók fejlesztette számítógépes modellel előre lehet jelezni a porfelhő fényszórását (így megállapítható, hogy a por eloszlása konzisztens-e az állatövi fény megfigyelt változásaival), illetve azt is, ahogyan a Jupiterrel való gravitációs kölcsönhatás vaskosabb korongba szórja, rendezi. A szóródás két tulajdonságtól függ: a por ekliptikához mért dőlésszögétől (inklináció), valamint a pálya körösségétől (excentricitás). A modellbe a Mars keringési pályaelemeit betáplálva a kapott eloszlás pontosan visszajelezte az ekliptikához közeli állatövi fény jellemző változásait. A tanulmány szerzői szerint ez megerősíti azt, hogy pontosan tudjuk, hogyan keringenek ezek a részecskék a Naprendszerben, és azt is, honnan származnak.

Habár meggyőzőnek tűnik, hogy a Mars az állatövi fény porának forrása, Jørgensen és kollégái még nem tudják megmagyarázni, vajon hogyan szökött el a bolygóról a por. Amíg erre sikerül választ találni, a kutatás eredményeinek köszönhetően a porszemcsék sűrűségét és eloszlását ismerve ellenállóbb űrszondaanyagokat lehet készíteni; emellett a jövőben úgy lehet manőverezni az űreszközöket, hogy kikerüljék a poros régió legsűrűbb részeit. Az ilyen nagy sebességgel közlekedő apró részecskék ugyanis akár saját tömegük 1000-szeresét is ki tudják vájni az űreszközökből. A Juno napelemei is annak köszönhetik, hogy nem lett nagyobb bajuk, hogy a hátsó, megvilágítatlan részen masszív szerkezet tartja őket.

Forrás: NASA JPL

Hozzászólás

hozzászólás