Avrupa XFEL X-ışını lazerini kullanan uluslararası bir araştırma ekibi, Neptün ve Uranüs gibi gezegenlerdeki elmas yağmuru hakkında yeni ayrıntılar ortaya çıkardı ve elmas yağmurunun bu gezegenlerin manyetik alanları ve daha küçük ötegezegenlerdeki varlığı üzerindeki potansiyel etkisini ortaya çıkardı. Kredi bilgileri: SciTechDaily.com
Avrupa XFEL’deki araştırmacılar karmaşık manyetik alan üzerindeki etkilerden şüpheleniyorlar.
Kaliforniya’daki SLAC araştırma merkezinden Mungo Frost liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, buzlu gezegenlerde elmas yağmurunun oluşumuna ilişkin yeni bilgiler elde etti. Neptün Ve UranüsSchenefeld’deki Avrupa XFEL X-ışını lazeri kullanılarak. Sonuçlar bilimsel dergide yayınlandı Doğa Astronomiaynı zamanda bu gezegenlerin karmaşık manyetik alanlarının oluşumuna dair ipuçları da sağlıyor.
X-ışını lazerleri üzerinde yapılan daha önceki çalışmalarda bilim insanları, büyük gaz gezegenlerinin iç kısımlarında hakim olan yüksek basınç nedeniyle elmasların karbon bileşiklerinden oluşması gerektiğini zaten keşfetmişlerdi. Bunlar daha sonra yüksek katmanlardan gelen değerli taş yağmuru olarak gezegenlerin içlerine doğru batacaktı.
Grafik, gezegenin içindeki, çevredeki buzun içine batan elmaslardan oluşan elmas yağmurunu gösteriyor. Gezegenin derinliklerine doğru gidildikçe basınç ve sıcaklık sürekli artıyor. Aşırı sıcak bölgelerde bile aşırı yüksek basınç nedeniyle buz kalır. Kredi bilgileri: Avrupalı XFEL / Tobias Wüstefeld
Avrupa XFEL’de yapılan yeni bir deney, karbon bileşiklerinden elmas oluşumunun zaten varsayılandan daha düşük basınç ve sıcaklıklarda başladığını gösterdi. Gaz gezegenleri için bu, elmas yağmurunun zaten düşünülenden daha düşük bir derinlikte oluştuğu ve dolayısıyla manyetik alanların oluşumu üzerinde daha güçlü bir etkiye sahip olabileceği anlamına geliyor. Ayrıca Neptün ve Uranüs’ten daha küçük olan ve “mini-Neptünler” olarak adlandırılan gaz gezegenlerinde de elmas yağmuru yaşanabilir. Bu tür gezegenler güneş sistemimizde mevcut değil, ancak onun dışında dış gezegenler olarak ortaya çıkıyorlar.
Elmas yağmuru, gezegenlerin dış katmanlarından iç katmanlarına doğru giderken gaz ve buzları sürükleyerek iletken buz akımlarına neden olabilir. İletken sıvıların akımları, gezegenlerin manyetik alanlarının oluşturulduğu bir tür dinamo görevi görür. Frost, “Elmas yağmurunun muhtemelen Uranüs ve Neptün’ün karmaşık manyetik alanlarının oluşumu üzerinde etkisi vardır” dedi.
Avrupa XFEL’deki HED Deney istasyonu. Katkı Sağlayan/Telif Hakkı: Avrupa XFEL / Jan Hosan
Grup, hidrokarbon bileşiğinden yapılmış plastik bir film kullandı polistiren Karbon kaynağı olarak. Çok yüksek basınç altında, folyodan elmaslar oluşuyor; bu, gezegenlerin iç kısımlarında olduğu gibi gerçekleşen ve Avrupa XFEL’de taklit edilebilecek bir süreç. Araştırmacılar 2200 dereceden fazla yüksek basınç ve sıcaklık ürettiler santigrat Elmas damga hücreleri ve lazerlerin yardımıyla buzlu gaz devlerinin içinde hakim olan. Damga hücreleri, numunenin iki elmas arasına sıkıştırıldığı mini bir mengene gibi işlev görüyor. Avrupa XFEL X-ışını darbelerinin yardımıyla damga hücresindeki elmasların oluşum zamanı, koşulları ve sırası kesin olarak gözlemlenebilir.
Uluslararası araştırma ekibi aynı zamanda Alman araştırma merkezleri olan Avrupa XFEL’den bilim adamlarını da içeriyor DESY Hamburg’da ve Dresden-Rossendorf Helmholtz Merkezi’nin yanı sıra farklı ülkelerden diğer araştırma kurumları ve üniversitelerde. HZDR ve DESY araştırma merkezlerini içeren Avrupa XFEL kullanıcı konsorsiyumu HIBEF, bu çalışmaya önemli ölçüde katkıda bulunmuştur.
Frost, “Bu uluslararası işbirliği sayesinde Avrupa XFEL’de büyük ilerleme kaydettik ve buzlu gezegenlere ilişkin dikkate değer yeni bilgiler elde ettik” diyor.
Bu çalışma hakkında daha fazla bilgi için Buzlu Gezegenlerdeki “Elmas Yağmuru”: Manyetik Alan Gizemlerinin Kilidini Açmak konusuna bakın.
Referans: Mungo Frost, R. Stewart McWilliams, Elena Bykova, Maxim Bykov, Rachel J. Husband, Leon M. Andriambariarijaona, Saiana Khandarkhaeva, Bernhard Massani, Karen Appel, Carsten Baehtz tarafından yazılan “Buzlu gezegen iç koşullarındaki hidrokarbonlardan elmas yağış dinamikleri” , Orianna B. Ball, Valerio Cerantola, Stella Chariton, Jinhyuk Choi, Hyunchae Cynn, Matthew J. Duff, Anand Dwivedi, Eric Edmund, Guillaume Fiquet, Heinz Graafsma, Huijeong Hwang, Nicolas Jaisle, Jaeyong Kim, Zuzana Konôpková, Torsten Laurus, Yongjae Lee, Hanns-Peter Liermann, James D. McHardy, Malcolm I. McMahon, Guillaume Morard, Motoaki Nakatsutsumi, Lan Anh Nguyen, Sandra Ninet, Vitali B. Prakapenka, Clemens Prescher, Ronald Redmer, Stephan Stern, Cornelius Strohm, Jolanta Sztuk -Dambietz, Monica Turcato, Zhongyan Wu, Siegfried H. Glenzer ve Alexander F. Goncharov, 8 Ocak 2024, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-02147-x