Gravitációs hullámok nyomában – A NASA legújabb felfedezése
Amikor a Helene hurrikán szeptember 26-án elérte Florida partjait, a NASA Atmoszferikus Hullámok Műszere (AWE) gravitációs hullámok megjelenését észlelte 55 mérföldes magasságban a Föld felett. A Nemzetközi Űrállomáson (ISS) elhelyezett műszer a mezoszférában érzékelte ezeket a hullámokat, amelyeket a Helene által keltett extrém erők indítottak útjukra a Föld felszínéről.
A NASA közleményében kiemelte, hogy az ilyen típusú magaslégköri információk gyűjtése az AWE segítségével segít jobban megérteni, hogyan befolyásolhatják a földi időjárási jelenségek az űridőjárást – ami kritikus a műholdak, kommunikációs jelek és egyéb technológiák zavartalan működése szempontjából.
A bejelentéshez egy videót is csatoltak, amelyen látható a gravitációs hullámok mozgása, amint a Helene hurrikán útját követve haladnak a Föld felszíne felett. A látványosabb megjelenítés érdekében a hullámokat mesterségesen piros, sárga és kék színnel ábrázolták, méretük, intenzitásuk és szóródásuk alapján.
„Ahogy a tóba hullott vízcsepp körül keletkező hullámgyűrűk, a Helene által keltett körkörös hullámok is nyugat felé terjednek Florida északnyugati partjaitól” – magyarázta Ludger Scherliess, az AWE vezető kutatója a Utah Állami Egyetemen.
A NASA úgy írja le a gravitációs hullámokat, mint „fodrozódásokat a levegőben, amelyeket olyan légköri zavarok hoznak létre, mint a heves viharok, tornádók, cunamik, hegyláncok feletti szélkitörések és hurrikánok”.
Az AWE-t 2023 novemberében telepítették az ISS külső részére, és célja, hogy „a Föld légkörében megjelenő színes fénysávok, az ún. airglow tanulmányozásával” választ adjon a magas légkör dinamikájával kapcsolatos kérdésekre. Az airglow egy halvány fény, amelyet az ilyen nagy magasságokban található gázok bocsátanak ki.
A Nemzetközi Űrállomásról készült felvételen a Föld légkörében lebegő légfényes foltok láthatók. A NASA új légköri hullámok megfigyelési kísérlete az űrállomásról tanulmányozza a légfényt, hogy segítse a tudósokat az űridőjárás felső légköri változásainak megértésében és az előrejelzések javításában. Fotó: NASA, Utah Állami Egyetem
„Ez az első alkalom, hogy az AGW-ket, különösen a kis léptékűeket, globálisan mérik a mezopauza régiójában, az űr kapujában” – mondta Michael Taylor, a Utah Állami Egyetem fizikaprofesszora és a misszió vezető kutatója a műszer telepítésekor. „Ami különösen fontos, hogy most először számszerűsíthetjük az AGW-k űridőjárásra gyakorolt hatását.”
Míg a legtöbb időjárási jelenség a légkör alsó rétegében, a troposzférában zajlik, az AWE által megfigyelt gravitációs hullámok a mezoszférában, a harmadik rétegben fordulnak elő, amely a sztratoszféra felett, 31 és 55 mérföld közötti magasságban található. Ebben a régióban a levegő már túl ritka a hagyományos repülőgépek számára, így az ilyen magasságú jelenségeket leginkább az űrből lehet megfigyelni.
Az AWE az Advanced Mesospheric Temperature Mapper (AMTM) segítségével méri a gravitációs hullámokat. A NASA szerint ez a műszer „négy azonos távcsőből áll, amelyek együttesen egy széles látómezejű képalkotó radiométert alkotnak, és a fény erősségét mérik bizonyos hullámhossztartományokban”.
A Helene által keltett gravitációs hullámok az infravörös tartományban jelentkeztek, ezért az emberi szem számára láthatatlanok, bár hatásuk időnként megfigyelhető a magas légköri felhőkön.
A képen láthatók a légköri gravitációs hullámok (AGW-k) által létrehozott felhőmintázatok. Az olyan időjárási események, mint a szél és a viharok, magasabb régiókba nyomják a légtömeget, ahol a víz felhőket képez a hullámok csúcsainál. Kép forrása: NASA, Alexa Halford
A NASA szerint ezek az infravörös jelek a hideg mezoszférában a legfényesebbek, ahol a hőmérséklet elérheti a -150 Fahrenheit fokot is. Ez a műszer apróbb hullámokat is képes érzékelni, amelyek korábban a hasonló hullámok megfigyelésére alkalmas műholdakkal nehezebben voltak észlelhetők.
„Az AWE képes lesz a hullámokat finomabb vízszintes skálákon mérni, mint amit a műholdak általában látni tudnak ilyen magasságokban, ez pedig egyedivé teszi a missziót” – mondta Ruth Lieberman, a NASA Goddard Űrrepülési Központjának AWE misszió kutatója.
A NASA szerint ez a kutatás segíteni fogja a Föld légkörében keletkező gravitációs hullámok jövőbeli hatásainak megértését, különös tekintettel a műholdakra és más űrtechnológiákra. A most közölt képek az AWE csapatának első eredményei közé tartoznak, és „megerősítik, hogy a műszer érzékenysége lehetővé teszi a hurrikánok Föld felső légkörére gyakorolt hatásának feltárását”.