اندازه گیری طول روز سیاره کیوان

اندازه گیری دوره چرخش یك سیاره سنگی نظیر زمین ساده است اما این اندازه گیری ها در مورد سیاره هایی مانند كیوان كه از گاز تشكیل شده اند، مشكلاتی را به دنبال دارد. گروهی از محققان آزمایشگاه JPL ناسا كالج سلطنتی لندن و UCLA نتایج جدیدی را در شماره چهارم ۲۰۰۴ نشریه نیچر (Nature) ارائه داده اند كه می تواند این ابهام را برطرف سازد. آنها با استفاده از مغناطیس سنجش فضاپیمای كاسینی یك دوره كامل در میدان مغناطیسی سیاره كیوان یافتند كه نشان می دهد طول روز در این سیاره برابر با ۱۰ ساعت و ۴۷ دقیقه است.
این مقدار در مقایسه با نتایج به دست آمده از فضاپیمای وویجر كه در اوایل دهه ۸۰ میلادی ارائه شد هشت دقیقه طولانی تر است. همچنین نسبت به برآوردهای قبلی سایر ابزارهای كاسینی نیز طولانی تر است. نتایج ابزار مغناطیس سنج تاكنون بهترین تخمین را از طول روز در این سیاره ارائه داده زیرا توانسته است مشاهده دقیقی از درون سیاره كیوان انجام دهد. سیاره ها همانطور كه در مداری به دور خورشید می گردند حول محور چرخش خود نیز می چرخند. سیاره های سنگی نظیر زمین و مریخ از دوره چرخش كاملاً ثابتی برخوردارند كه به راحتی قابل اندازه گیری است، در نتیجه می توانیم چرخش سطح آنها را مشاهده كنیم. سیاره های گازی سطح جامدی ندارند و مانند سیارات سنگی صلب نیستند در نتیجه ردیابی چرخش آنها مشكل است. دوره چرخش این سیاره ها نسبت به سیاره های سنگی ممكن است تغییر كند. دانشمندان سعی داشته اند كه از روش هایی مانند اندازه گیری سرعت، تكرار امواج رادیویی یا دوره چرخش امتداد محور مغناطیسی سیاره استفاده كنند اما این روش در مورد سیاره تاكنون با مشكل مواجه شده و ماموریت های فضایی قبلی نتوانست دوره چرخش میدان مغناطیسی آن را آشكار كند گرچه اطلاعات رادیویی وجود دوره ای را نشان می دهد اما این موضوع از ماموریت های قبلی تا ماموریت كاسینی تغییر می كند. در زمان ماموریت وویجر دانشمندان تغییراتی را در دوره اندازه گیری های رادیویی مشاهده می كردند. آنها دانستند كه پایین آوردن یا بالا بردن سرعت جرمی به وسعت كیوان عملاً كاری غیرممكن است.
هنگامی كه اندازه گیری های كاسینی از آهنگ سیگنال های رادیویی طبیعی كیوان تغییر كرد، دانشمندان دریافتند كه این سیگنال ها احتمالاً روش صحیح اندازه گیری مستقیمی از میزان چرخش داخلی آن نیست و به یكباره اطمینان به اندازه گیری های روز در كیوان از بین رفت. اندازه گیری میدان مغناطیسی به دانشمندان كمك می كند تا دید عمیقی به درون این سیاره داشته باشند كه در نهایت ممكن است به حل این معما منجر شود.
پروفسور میشل دوگرتی از كالج سلطنتی لندن می گوید: «انجام این اندازه گیری یكی از مهم ترین اهداف علمی این گروه ها است. پیدا كردن دوره چرخش میدان مغناطیسی به ما كمك می كند ساختار داخلی حوزه مغناطیسی كیوان را دریافته و بدین ترتیب بفهمیم كه كیوان چگونه شكل گرفته است. پس از دو سال جمع آوری اطلاعات به درك جالبی از كیوان می رسیم ولی هنوز پرسش های بسیاری باقی مانده است.»
طبق نظر یكی از پژوهشگران موسسه JPL ناسا به نام دكتر جیاكومو جیامپیری چرخش كیوان در گذشته معضل بزرگی را در بین دانشمندان به وجود آورد. در حقیقت میدان مغناطیسی داخلی كیوان تقریباً با محور چرخش به طور كامل منطبق است. دكتر جیامپیری برای توضیح نتایج این انطباق گردش یك سی دی را مثال می زند. وی می گوید: «فرض كنید می خواهید بدانید كه آیا یك سی دی در سی دی خوان می چرخد یا خیر؟ اگر روی سی دی برچسبی وجود داشته باشد در یك نظر می توان دریافت كه سی دی با سرعت زیادی در حال چرخش است. اما اگر برچسبی نباشد، نمی توان فهمید كه سی دی در حال حركت است یاخیر؟ زیرا ممكن است ثابت به نظر آید. میدان مغناطیسی كیوان هم شبیه یك سی دی بدون برچسب است كه اگر فقط به آن نگاه كنید به نظر می رسد كه اصلاً نمی چرخد.» پیش از این فضاپیمای پایونیر ۱۱ و دو فضاپیمای وویجر هنگام عبور از كنار این سیاره اطلاعاتی را جمع آوری كردند اما سیگنال های دوره ای واضحی در میدان مغناطیسی آن نیافتند. در جولای ۲۰۰۴ فضاپیمای كاسینی وارد مدار كیوان شد و تاكنون بارها مدار این سیاره را پیموده است. با جمع آوری گسترده ای از اطلاعات و بهره گیری از الگوریتم های مناسب علائم وجود یك دوره های منظم ولی كوچك در میدان مغناطیسی نزدیك به این سیاره كشف شد كه مدت آن ۱۰ ساعت و ۴۷ دقیقه و ۶ ثانیه است (با خطای ۴۰ ثانیه) بود. این كشف شبیه یافتن یك نقطه بر روی سی دی است كه امكان می دهد سرعت چرخش آن را اندازه گیری كنید. این نتیجه تا حدودی شگفت آور است. دكتر جیامپیری در این مورد می گوید: «دوره ای را كه ما از اندازه گیری های میدان مغناطیسی كیوان به دست آوردیم، از زمان ورود كاسینی به مدار این سیاره از دو سال قبل تاكنون ثابت مانده است در حالی كه اندازه گیری های رادیویی از دوران وویجر تاكنون دستخوش تغییرات زیادی شده است و ما با نظارت بر میدان مغناطیسی این سیاره در ارائه ماموریت كاسینی خواهیم توانست این معما را حل كنیم.»
سیگنال متناوب حوزه مغناطیسی كیوان با مدل های ساده برای میدان مغناطیسی سیاره ای هماهنگی ندارد. دكتر جیامپیری در این مورد می گوید: «میدان مغناطیسی متناوب كیوان نسبت به سیاره مشتری كه تناسب با محور چرخش آن به صورت یك میدان دوقطبی قابل مدل سازی است، تفاوت دارد.» این بررسی دورنمای جدیدی از ساختار داخلی و دینامیكی كیوان در مقابل ما می گشاید.دكتر جیامپیری می گوید: «ما اكنون می دانیم كه چرخش داخلی كیوان و ارتباط آن با میدان مغناطیسی خارجی خیلی پیچیده است. بررسی ها نخستین گام برای گشودن این راز است.»

Physorg.com
ترجمه: سعید تابلویی

منبع : روزنامه شرق