Neptün

Keşif

Neptün'ün ilk kez Galileo tarafından görüldüğü düşünülmektedir, zira Galileo'nun çizimleri Neptün'ü Jüpiter'in yakınında göstermiştir. Ancak Galileo, Neptün'ün bir gezegen yerine "sabit bir yıldız" olduğunu düşündüğü için keşif için kredilendirilmemiştir. Neptün'ün gökyüzündeki yavaş hareketi nedeniyle Galileo'nun küçük teleskobu Neptün'ü bir gezegen olarak tespit edecek kadar güçlü değildi.

1821 yılında Alexis Bouvard, Uranüs'ün yörüngesinin astronomik tablolarını yayınladı. Daha sonra yapılan gözlemler Uranüs'ün yörüngesinde düzensiz bir şekilde hareket ettiğini gösterdi ve bazı astronomların Uranüs'ün düzensiz hareketlerinin nedeninin başka bir büyük cisim olduğunu düşünmelerine neden oldu. 1843 yılında John Couch Adams, Uranüs'ün yörüngesini etkilemesi muhtemel sekizinci bir gezegenin yörüngesini hesapladı. Hesaplamalarını Kraliyet Astronomu Sir George Airy'ye gönderdi ve o da Adams'tan bir açıklama istedi. Adams cevabın bir kopyasını hazırlamaya başladı, ancak hiçbir zaman göndermedi.

1846'da Adams'la birlikte çalışmayan Urbain Le Verrier kendi hesaplamalarını yaptı ancak Fransız astronomların ilgisini çekmeyi başaramadı. Ancak aynı yıl John Herschel matematiksel yöntemi desteklemeye başladı ve James Challis'i gezegeni aramaya teşvik etti. Uzun bir gecikmeden sonra Challis, Temmuz 1846'da istemeyerek de olsa araştırmasına başladı. Bu arada Le Verrier, Johann Gottfried Galle'yi gezegeni aramaya ikna etmişti.

Heinrich d'Arrest henüz Berlin Gözlemevi'nde öğrenciyken, Le Verrier'in tahmin ettiği bölgede yeni çizilmiş bir gökyüzü haritasının mevcut gökyüzü ile karşılaştırılarak sabit bir yıldıza kıyasla bir gezegenin konumunun değişip değişmediğine bakılmasını önerdi. Neptün o gece, 23 Eylül 1846'da, Le Verrier'in tahmin ettiği yerin 1° (bir derece (açı)) içinde ve Adams'ın tahmininden yaklaşık 10° uzakta keşfedildi. Challis daha sonra gezegeni Ağustos ayında iki kez gördüğünü, ancak işe dikkatsiz yaklaşımı nedeniyle onu fark edemediğini öğrendi.

Kredilendirme ve isimlendirme

Neptün'ün keşfi haberinin yayılmasının ardından, Fransızlar ve İngilizler arasında keşif için kimin övgüyü hak edeceği konusunda da pek çok tartışma yaşandı. Daha sonra uluslararası bir anlaşma ile Le Verrier ve Adams'ın birlikte övgüyü hak ettiklerine karar verildi. Ancak tarihçiler, astronom Olin Eggen tarafından yaklaşık otuz yıl boyunca çalınarak saklanan ve ancak ölümünden kısa bir süre sonra yeniden (kendi mülkiyetinde) keşfedilen "Neptün belgelerinin" (Greenwich Kraliyet Gözlemevi'nin tarihi belgeleri) 1998 yılında yeniden keşfedilmesinden sonra konuyu yeniden gözden geçirdiler. Belgeleri inceledikten sonra, bazı tarihçiler artık Adams'ın Le Verrier ile eşit krediyi hak etmediğini düşünüyor.

Keşfinden kısa bir süre sonra Neptün geçici olarak "Uranüs'ün dışındaki gezegen" veya "Le Verrier'in gezegeni" olarak adlandırıldı. Bir isim için ilk öneri Galle'den geldi. Janus ismini önerdi. İngiltere'de Challis Oceanus ismini önerdi. Fransa'da Arago yeni gezegene Leverrier adının verilmesini önerdi; bu öneri Fransa dışında büyük bir muhalefetle karşılandı. Fransız almanakları Uranüs için Herschel ve yeni gezegen için Leverrier isimlerini derhal yeniden kullanmaya başladılar.

Bu arada, ayrı ve farklı nedenlerle, Adams Georgian isminin Uranüs olarak değiştirilmesini önerirken, Leverrier (Boylam Kurulu aracılığıyla) yeni gezegen için Neptün'ü önerdi. Struve, 29 Aralık 1846'da Saint Petersburg Bilimler Akademisi'ne bu ismi destekledi. Kısa süre içinde Neptün uluslararası alanda pek çok kişi tarafından kabul gördü ve yeni gezegenin resmi adı oldu. Roma mitolojisinde Neptün, Yunan tanrısı Poseidon ile özdeşleştirilen deniz tanrısıydı.

Kütle ve bileşim

Neptün'ün kütlesi 10,243×10 ²⁵kg olup, gezegeni Dünya ile en büyük gaz devleri arasına yerleştirir; Neptün on yedi Dünya kütlesine sahiptir ancak Jüpiter'in kütlesinin sadece 1/18'i kadardır. Neptün ve Uranüs, Jüpiter ve Satürn'e kıyasla daha küçük boyutları ve bileşimlerindeki büyük farklılıklar göz önüne alındığında, genellikle "buz devleri" olarak bilinen bir gaz devi alt sınıfının parçası olarak kabul edilir. Güneş dışı gezegenlerin araştırılmasında Neptün, keşfedilen gezegenin boyutunu ve yapısını belirlemek için bir referans olarak kullanılmıştır. Neptün gibi benzer kütlelere sahip keşfedilen bazı gezegenlere genellikle "Neptün" adı verilir. tıpkı gökbilimcilerin çeşitli güneş dışı "Jüpiter "lere atıfta bulunması gibi.

Neptün'ün atmosferi çoğunlukla hidrojen ve daha az miktarda helyumdan oluşur. Atmosferde az miktarda metan da tespit edilmiştir. Metanın önemli soğurma bantları 600 nm'nin üzerindeki dalga boylarında, spektrumun kırmızı ve kızılötesi kısmında gerçekleşir. Atmosferik metan tarafından kırmızı ışığın emilmesi Neptün'e mavi rengini verir.

Neptün Güneş'ten çok uzaktaki yörüngesinde döndüğü için, atmosferin en üst bölgeleri -218 °C (55 K) ile çok az ısı alır. Ancak gaz katmanlarının derinliklerinde sıcaklık yavaşça yükselir. Uranüs gibi, bu ısınmanın kaynağı bilinmemektedir, ancak farklar daha büyüktür: Neptün Güneş'ten en uzak gezegendir, ancak iç enerjisi Güneş Sistemi'nde görülen en hızlı rüzgarları yaratacak kadar güçlüdür. Gezegenin çekirdeğinden gelen radyojenik ısınma, gezegenin doğumu sırasında infalling madde tarafından üretilen artık ısının uzaya devam eden radyasyonu ve tropopozun üzerinde kırılan yerçekimi dalgaları dahil olmak üzere birkaç olası açıklama önerilmiştir.

Neptün'ün iç yapısının Uranüs'ün iç yapısına çok benzediği düşünülmektedir. Yaklaşık 15 Dünya kütlesinde olduğu düşünülen ve kaya, su, amonyak ve metan karışımıyla çevrili erimiş kaya ve metalden oluşan bir çekirdek olması muhtemeldir. Ağır basınçlar, çekirdeğin yakınındaki yüksek sıcaklıklara rağmen, bu çevreleyen karışımın buzlu kısmını katı halde tutmaktadır. Merkeze doğru yolun yaklaşık %10 ila 20'si kadar uzanan atmosfer, yüksek irtifalarda çoğunlukla hidrojen ve helyumdan oluşur. Atmosferin alt bölgelerinde daha çok metan, amonyak ve su karışımları bulunur. Çok yavaş bir şekilde bu daha karanlık ve sıcak bölge aşırı ısınmış sıvı iç kısma karışır. Neptün'ün merkezindeki basınç, Dünya yüzeyindekinden milyonlarca kat daha fazladır. Dönme hızı ile oblatlık derecesi karşılaştırıldığında, Uranüs'ün aksine kütlesinin merkeze doğru daha az yoğunlaştığı görülür.

Hava durumu ve manyetik alan

Neptün ve Uranüs arasındaki bir fark, gözlemlenen (görülen veya ölçülen) meteorolojik aktivite seviyesidir. Voyager uzay aracı 1986 yılında Uranüs'ün yanından geçtiğinde, gezegendeki rüzgarların hafif olduğu gözlemlenmiştir. Voyager 1989 yılında Neptün'ün yanından geçtiğinde ise güçlü hava olayları gözlemlenmiştir. Neptün'ün hava durumu son derece aktif fırtına sistemlerine sahiptir. Atmosferi, güneş sistemindeki en yüksek rüzgar hızlarına sahiptir ve bunun iç ısı akışından kaynaklandığı düşünülmektedir. Ekvator bölgesindeki düzenli rüzgarlar yaklaşık 1.200 km/saat (750 mil/saat) hıza sahipken, fırtına sistemlerindeki rüzgarlar süpersonik hıza yakın 2.100 km/saate kadar ulaşabilir.

1989 yılında, Avrasya büyüklüğünde siklonik bir fırtına sistemi olan Büyük Karanlık Leke, NASA'nın Voyager 2 uzay aracı tarafından keşfedildi. Fırtına Jüpiter'deki Büyük Kırmızı Leke'ye benziyordu. Ancak 2 Kasım 1994'te Hubble Uzay Teleskobu gezegendeki Büyük Karanlık Leke'yi görmedi. Bunun yerine, gezegenin kuzey yarımküresinde Büyük Karanlık Leke'ye benzer yeni bir fırtına bulundu. Büyük Karanlık Leke'nin neden kaybolduğu bilinmemektedir. Olası teorilerden biri, gezegenin çekirdeğinden gelen ısı transferinin atmosferik dengeyi ve mevcut dolaşım modellerini bozmuş olmasıdır. Scooter, Büyük Karanlık Leke'den daha güneyde yer alan bir başka fırtına, beyaz bir bulut grubudur. Takma adı 1989'da Voyager'ın karşılaşmasından önceki aylarda ilk kez fark edildiğinde verilmiştir: Büyük Karanlık Leke'den daha hızlı hareket etmektedir. Daha sonraki görüntüler Scooter'dan bile daha hızlı hareket eden bulutlar göstermiştir. Sihirbazın Gözü/Karanlık Leke 2 bir başka güney siklonik fırtınasıdır ve 1989'daki karşılaşma sırasında görülen en güçlü ikinci fırtınadır. Başlangıçta tamamen karanlıktı, ancak Voyager gezegene yaklaştıkça parlak bir çekirdek gelişti ve en yüksek çözünürlüklü görüntülerin çoğunda görüldü.

Diğer gaz devlerinin aksine, Neptün'ün atmosferi aşağıda kalın bir bulut tabakası üzerinde gölgeler oluşturan yüksek bulutların varlığını göstermektedir. Neptün'ün atmosferi Uranüs'ünkinden çok daha aktif olsa da, her iki gezegen de aynı gaz ve buzlardan oluşur. Uranüs ve Neptün, Jüpiter ve Satürn gibi tam olarak aynı tür gaz devleri değil, daha ziyade buz devleridir, yani daha büyük bir katı çekirdeğe sahiptirler ve aynı zamanda buzlardan yapılmıştırlar. Neptün çok soğuktur ve 1989 yılında bulut tepelerinde -224 °C (-372 °F veya 49 K) kadar düşük sıcaklıklar kaydedilmiştir.

Neptün'ün manyetosferi de Uranüs'le benzerlik göstermektedir; manyetik alanı dönme eksenine göre 47°'lik bir eğime sahiptir ve gezegenin fiziksel merkezinden en az 0,55 yarıçap (yaklaşık 13.500 kilometre) uzaktadır. İki gezegenin manyetik alanlarını karşılaştıran bilim insanları, bu aşırı seyrin Uranüs'ün yana doğru dönme hareketinin bir sonucu değil, gezegenin iç kısmındaki akışların bir özelliği olabileceğini düşünüyor. ^[]

Mavi gezegenin etrafında çok küçük mavi renkli halkalar keşfedilmiştir, ancak bunlar Satürn'ün halkaları kadar iyi bilinmemektedir. Bu halkalar Edward Guinan liderliğindeki bir ekip tarafından keşfedildiğinde, başlangıçta halkaların tam halkalar olmayabileceğini düşündüler. Ancak bunun yanlış olduğu Voyager 2 tarafından kanıtlandı. Neptün'ün gezegen halkaları garip bir "topaklanma" düzenine sahiptir. Nedeni şu anda bilinmemekle birlikte, bazı bilim insanları bunun yakınlarındaki küçük uydularla olan yerçekimsel temas nedeniyle olabileceğini düşünmektedir. ^[]

Halkaların tamamlanmamış olduğuna dair kanıtlar ilk olarak 1980'lerin ortalarında, yıldız okültasyonunun gezegenin yıldızın okültasyonundan hemen önce veya sonra nadiren fazladan bir "göz kırpma" gösterdiği tespit edildiğinde başladı. Voyager 2'den 1989'da gelen resimler, halka sisteminin birkaç soluk halkaya sahip olduğu tespit edildiğinde sorunu çözdü. En uzak halka olan Adams, şimdi Liberté, Egalité ve Fraternité (Özgürlük, Eşitlik ve Kardeşlik) olarak adlandırılan üç ünlü yaya sahiptir.

Yayların varlığını anlamak çok zordur çünkü hareket yasaları yayların çok kısa bir süre içinde tek bir halka halinde yayılacağını öngörür. Halkanın hemen içinde yer alan Galatea'nın yerçekimsel etkilerinin bu yayları yarattığı düşünülmektedir.

Voyager kameraları tarafından birkaç halka daha keşfedilmiştir. Ayrıca ince Adams Halkası Neptün'ün merkezinden yaklaşık 63.000 km uzaklıkta, Leverrier Halkası 53.000 km'de ve daha geniş, daha küçük Galle Halkası 42.000 km'dedir. Leverrier Halkası'nın dışa doğru çok küçük bir genişlemesi Lassell olarak adlandırılmıştır; dış kenarı 57.000 km'deki Arago Halkası ile çevrilidir.

2005'te yayınlanan Dünya merkezli yeni gözlemler, Neptün'ün halkalarının daha önce düşünülenden çok daha kararsız olduğunu gösterdi. Daha açık olmak gerekirse, Liberté halkası 100 yıldan kısa bir süre içinde belki de hızla yok olabilir gibi görünüyor. Yeni gözlemler Neptün'ün halkalarına ilişkin anlayışımızı büyük bir karmaşaya sürüklemiş görünüyor.

Neptün'ün bilinen toplam 14 uydusu vardır. Neptün Roma'nın deniz tanrısı olduğu için, gezegenin uydularına daha küçük deniz tanrıları ya da tanrıçalarının isimleri verilmiştir. En büyüğü ve bir küre şekline sahip olacak kadar büyük olan tek uydu, William Lassell tarafından Neptün'ün keşfinden sadece 17 gün sonra keşfedilen Triton'dur (okunuşu: ˈtraɪtən). Diğer tüm büyük gezegen uydularının aksine Triton'un yörüngesi geriye doğrudur ve bu da uydunun muhtemelen ele geçirildiğini ve belki de bir zamanlar bir Kuiper kuşağı nesnesi olduğunu göstermektedir. Neptün'e eşzamanlı bir yörüngeye kilitlenecek kadar yakındır ve yavaşça Neptün'e doğru hareket etmektedir ve bir gün Roche sınırını geçtiğinde parçalanacaktır. Triton, -235 °C (38 K, -392 °F) sıcaklık ile güneş sisteminde ölçülen en soğuk nesnedir. Çapı 2700 km (Dünya'nın Ay'ı Luna'nın %80'i), kütlesi 2,15×1022 kg (Luna'nın %30'u), yörünge çapı 354.800 km (Luna'nın %90'ı) ve yörünge periyodu 5,877 gündür (Luna'nın %20'si).

Neptün'ün bilinen ikinci uydusu (uzaklık sırasına göre) olan tek uydu Nereid, güneş sistemindeki uydular arasında en sıra dışı yörüngelerden birine sahiptir.

Voyager 2, Temmuz-Eylül 1989 tarihleri arasında Neptün'ün altı yeni uydusunu keşfetti. Bunlardan yumru şeklindeki Proteus, kendi kütleçekimi tarafından bir küre haline getirilmemiş bilinen en büyük nesnedir. Neptün'ün en büyük ikinci uydusu olmasına rağmen, Triton'un kütlesinin yalnızca dörtte biri kadar bir kütleye sahiptir. Neptün'ün en yakın dört uydusu, Naiad, Thalassa, Despina ve Galatea, Neptün'ün halkalarının içinde olacak kadar yakın yörüngede dolanırlar.

Bir sonraki en uzak yıldız olan Larissa, ilk olarak 1981 yılında bir yıldızı örttüğünde keşfedilmişti. Voyager 2 1989'da Neptün'ü gözlemlediğinde, Ay'ın Neptün'ün halka yaylarına neden olduğu kabul edildi. 2002-2003 yılları arasında keşfedilen beş yeni olağandışı uydu 2004 yılında duyurulmuştur. En son ay 16 Temmuz 2013'te Hubble Teleskop görüntülerinin incelenmesi sonucu keşfedilmiştir. Sadece 12 mil genişliğindedir ve Voyager 2 uzay aracı tarafından bile tespit edilememiştir.

Neptün sadece çıplak gözle görülemez, çünkü Neptün'ün normal parlaklığı +7,7 ile +8,0 büyüklükleri arasındadır ve Jüpiter'in Galile uyduları, cüce gezegen Ceres ve asteroitler 4 Vesta, 2 Pallas, 7 Iris, 3 Juno ve 6 Hebe tarafından gölgede bırakılabilir. Bir teleskop ya da güçlü bir dürbün Neptün'ü Uranüs'e benzeyen küçük mavi bir nokta olarak gösterecektir. Mavi renk atmosferindeki metandan gelir. Belirgin küçük boyutu görsel olarak incelenmesini zorlaştırmıştır; Hubble Uzay Teleskobu ve uyarlanabilir optikli büyük yer tabanlı teleskoplar gelene kadar çoğu teleskopik veri oldukça sınırlıydı.

Yörünge periyodu (sidereal periyot) 164,88 Jülyen yılı olan Neptün, yakında (keşif için) gökyüzünde 1846'da keşfedildiği yere geri dönecek. Bu üç farklı zamanda gerçekleşecek, ayrıca dördüncü bir zamanda bu konuma çok yaklaşacak. Bunlar, ileriye doğru hareket edeceği 11 Nisan 2009; geriye doğru hareket edeceği 17 Temmuz 2009 ve ileriye doğru hareket edeceği 7 Şubat 2010'dur. Ayrıca, Neptün'ün 1846'daki keşfinden bu yana aynı noktada bulunmaya çok yaklaşacağı Ekim sonundan Kasım 2010'un ortalarına kadar, Neptün'ün keşfinin tam derecesinde geri hareketten doğrudan harekete dönecek ve daha sonra bu noktada ekliptik boyunca 2 yay dakikası içinde bir an duracaktır (en yakın 7 Kasım 2010'da). Bu, önümüzdeki yaklaşık 165 yıl boyunca Neptün'ün keşif noktasında olacağı son zaman olacak.

Bu durum retrogradasyon fikri ile açıklanmaktadır. Güneş Sistemi'nde Dünya dışındaki tüm gezegenler ve asteroitler gibi Neptün de sinodik dönemi boyunca belirli noktalarda retrogradasyondan geçer. Retrogradasyonun başlangıcına ek olarak, sinodik dönem içindeki diğer olaylar arasında astronomik karşıtlık, prograd harekete dönüş ve Güneş'le kavuşum yer alır.

Neptün, Güneş etrafındaki yörüngesinde Ağustos 2011'de ilk keşfedildiği noktaya geri döndü.

Şu ana kadar Neptün'ü sadece bir uzay aracı ziyaret etmiştir. NASA'nın Voyager 2 sondası 25 Ağustos 1989'da gezegene hızlı bir uçuş gerçekleştirmiş ve en az bir uzay aracı tarafından ziyaret edilen son gezegen olmuştur.

Voyager 2 "nin önemli keşiflerinden biri de Triton "un çok yakınından geçerek Ay "ın çeşitli bölgelerinin fotoğraflarını çekmesidir. Sonda ayrıca, 1994 yılında Hubble Uzay Teleskobu Neptün "ün fotoğraflarını çektikten sonra kaybolmuş olmasına rağmen, Büyük Karanlık Nokta "yı da keşfetmiştir. Başlangıçta büyük bir bulut ya da siklonik fırtına sistemi olduğu düşünülen bu noktanın daha sonra sadece görünür bulut tabakasında bir delik olduğu tahmin edilmiştir.

Neptün'ün güneş sistemindeki gaz devleri arasında en güçlü rüzgarlara sahip olduğu ortaya çıktı. Güneş'in Dünya'dakinden 1000 kat daha sönük parladığı (-21 büyüklüğüyle hala çok parlak) güneş sisteminin dış bölgelerinde, dört devin sonuncusu bilim insanlarının gerçekten beklediği gibi gerçekleşti. Bir gezegen Güneş'ten ne kadar uzaksa, etrafındaki çok güçlü rüzgarları yaratmak ve çalıştırmak için o kadar az enerji ve ısı olacağı düşünülebilir. Jüpiter'deki rüzgârlar zaten saatte yüzlerce kilometre hızla esiyordu. Bilim insanları daha yavaş rüzgârlar görmek yerine, daha uzaktaki Neptün'de daha hızlı rüzgârlar (saatte 1600 km'nin üzerinde) buldular.

Daha yüksek rüzgar hızlarının nedeni için olası bir tahmin, yeterli enerji üretilirse türbülans oluşması ve bunun da rüzgarları yavaşlatmasıdır (Jüpiter'deki gibi). Ancak Neptün'de o kadar az güneş enerjisi vardır ki, rüzgarlar bir kez başladığında çok az dirençle karşılaşırlar ve çok yüksek hızlarda kalabilirler. Her halükarda, Neptün Güneş'ten aldığından daha fazla enerji verir ve bu rüzgarların iç enerji kaynağı hala belirlenememiştir.

Voyager 2'nin 1989'da Dünya'ya gönderdiği görüntüler, PBS'in Neptune All Night adlı tüm gece süren programının temelini oluşturdu.