Gasriesen und Seismologie

Ich bin sicherlich kein Experte, aber soweit ich weiß, funktioniert die Art der Beobachtung, die in der Helioseismologie durchgeführt wird, möglicherweise nicht mit Gasriesen, heißen Jupitern, Eisriesen usw.

Die Sonne ist dicht genug und hat genug Schwerkraft, dass sie, obwohl sie ein Plasma ist, den größten Teil des Weges hindurch relativ fest ist. Im Gegensatz zu roten Zwergsternen, die leichter sind und Konvektion unterliegen (0,35 Sonnenmassen und weniger werden als vollständig konvektiv modelliert), ist die Sonne geschichtet und unterliegt keiner Konvektion.

Obwohl zu stark vereinfacht, verhält sich die Sonne in Bezug auf ihre inneren Schallwellen wie eine Trommel. Die Sonne ist auch sehr sehr laut, innen und an der Oberfläche.

Wenn Sie eine Trommel in einem Vakuum spielten, könnten Sie sie nicht hören, aber Sie könnten die Bewegung der Trommeloberfläche beobachten und nur durch visuelle Beobachtung herausfinden, wie sie klingen würde. Dasselbe gilt für Gitarrensaiten. Die Schwingung ist in Wellenlänge und Amplitude sichtbar.

Übertrieben würde das Muster auf einer Trommel etwa so aussehen.

Bildquelle .

So werden im Grunde die Schallwellen der Sonne untersucht. Es wird oft mit Sonar verglichen, aber ich mag diesen Vergleich nicht, weil Sonar funktioniert, indem es eine Schallwelle aussendet und sieht, was zurückreflektiert wird. Es ist eher wie die visuelle Beobachtung von Schallschwingungen oder wie das Studieren einer Trommel, indem man ihre Schwingungen betrachtet, anstatt ihr zuzuhören.

Dies ist ein Bild davon, wie diese Schwingungen auf der Sonne aussehen (wieder stark übertrieben).

Quelle.

Wie im Artikel erwähnt, hat eine Trommel einen Knoten. Die Sonne hat viele Knoten, also ist es komplizierter. Es ist das Studium dieser vielen Knoten, das einen Einblick in das Innere der Sonne gibt.

Das Problem dabei, dies auf einem Gasriesenplaneten zu tun, ist (und ich vermute hier teilweise), dass ich nicht glaube, dass ein Gasriesenplanet fest genug ist, um sich wie eine Trommel zu verhalten. Die Konvektion (und Gasriesenplaneten sind in ihren oberen Schichten voller Konvektion) würden wahrscheinlich alle studierbaren Muster oder Knoten aus ihrem Inneren verdünnen, ähnlich wie Wind Schallwellen reduziert. Ich glaube nicht, dass diese Methode auf Gasriesenplaneten funktionieren würde.

Die Cassini-Huygens-Mission bot zwei verschiedene Möglichkeiten, den Schwingungen innerhalb des Gasriesenplaneten Saturn „zuzuhören“.

Dies kann jedoch auch mit sichtbarem Licht erfolgen, das von der Erde aus gesehen wird, ein bisschen ähnlich wie bei der Sonne (Zeitbereichs-Fourier-Transformationen von Bildern und Dopplerverschiebungen), außer mit viel geringerer Auflösung.

Empfohlen: Siehe auch die Antwort von @astrosnapper auf Welche Einschränkungen gelten für festes Material in den Eisriesen? Dazu gehören Zeitbereichsmessungen einschließlich Doppler-Bildgebung.

Aus der Umlaufbahn um den Planeten (zwei verschiedene Wege)

Gizmodos Ripples in Saturn's Rings Reveal Planet's Core Is Big and Jiggly spricht hauptsächlich über Bewegungen der Struktur des Saturninneren, erwähnt aber auch Bewegungen an der Oberfläche:

Saturn kann als riesiger Weltraummischer betrachtet werden, der seine Bestandteile aus Eis, Gestein und Gasen wirbelt, die an manchen Stellen so kalt sind, dass sie sich wie Flüssigkeiten verhalten. **Die Oberfläche des Planeten bewegt sich ein wenig in all dem Trubel – etwa 3 Fuß alle paar Stunden, ruhig für ein Objekt seiner Größe – und dieses Wackeln verursacht Schwankungen im Gravitationsfeld des Planeten, das sich spiralförmig nach außen zu den Ringen des Planeten erstreckt und sich verzerrt Sie. Die eisigen Partikel, aus denen die Ringe des Saturn bestehen, bewegen sich als Reaktion auf diese Gravitationsänderungen aus dem schwappenden Inneren des Planeten, was gleichbedeutend mit seismischer Aktivität für einen Planeten ist, der nicht felsig ist.

Dies sind Messungen der internen Bewegung, die aus „Wellen“ in der Struktur der Saturnringe abgeleitet werden, wie sie von Cassinis Kameras abgebildet werden .

Die Reaktion von Cassinis eigener Flugbahn auf Schwankungen in Saturns Gravitationsfeld bot jedoch eine zweite Möglichkeit zum „Hören“:

Dies ist nur das Neueste aus einer Reihe von Einsichten von Cassini über das Saturninnere und die Prozesse, die dadurch induziert werden könnten. Weitere Cassini-Daten zu anderen Oszillationen müssen noch untersucht werden, und mysteriöse Beschleunigungen , die das Raumschiff in den späteren Phasen seines Betriebs spürt, müssen noch erklärt werden. Es kann eine Weile dauern, bis wir mit einem anderen Raumschiff zum Saturn zurückkehren (das Rampenlicht steht derzeit auf Venus und Mars), aber zum Glück hat Cassini die Astrophysiker mit vollen Händen gelassen.

Die Zusammenfassung für den zweiten Link zum neuen Artikel vom Juli 2021 in arXiv Mögliche Beweise für p-Moden in Cassini-Messungen des Schwerefelds von Saturn :

Wir analysieren die Range-Rate-Residualdaten aus Cassinis Gravitationsexperiment, die nicht mit einem statischen, zonal symmetrischen Gravitationsfeld erklärt werden können. In diesem Papier reproduzieren wir die Daten unter Verwendung eines einfachen Vorwärtsmodells von Gravitationsstörungen aus normalen Moden. Dazu stapeln wir Daten aus mehreren Vorbeiflügen, um die Empfindlichkeit zu verbessern. Wir finden einen teilweise entarteten Satz von Normalmodus-Energiespektren, die das unbekannte Gravitationssignal von Cassinis Vorbeiflügen erfolgreich reproduzieren. Obwohl es keine eindeutige Lösung gibt, stellen wir fest, dass die Modelle, die am ehesten zu den Daten passen, von Gravitationsbeiträgen von p-Moden zwischen 500-700 uHz dominiert werden.Da f-Moden bei niedrigeren Frequenzen stärkere Gravitationssignale für eine gegebene Amplitude haben, würde dieses Ergebnis auf eine starke Frequenzabhängigkeit bei der Normalmodus-Anregung auf Saturn hindeuten. Wir sagen Spitzenamplituden für p-Moden in der Größenordnung von mehreren Kilometern voraus, mindestens eine Größenordnung größer als die Spitzenamplituden, die aus erdgestützten Beobachtungen des Jupiter abgeleitet werden. Die großen p-Modus-Amplituden, die wir auf dem Saturn vorhersagen, würden, wenn sie tatsächlich vorhanden sind und einen stabilen Zustand aufweisen, eine schwache Dämpfung mit einer unteren Grenze von Q > 1e7 für diese Modi implizieren, was mit theoretischen Vorhersagen übereinstimmt.

Von der Erde

Von dieser Antwort auf Gibt es einen Begriff für Asteroseismologie, wie er auf Riesenplaneten angewendet wird?

1. arXiv: "Seismologie von Riesenplaneten" "
2. arXiv: "Jovianische Seismologie" und "Riesenplaneten-Seismologie" oder ( Ihr Planet hier ) Seismologie im Allgemeinen
3. Space SE: „Planetare Normalmodus-Seismologie“

Ein gutes Beispiel für die Fourier-Bildgebungstechnik ist SYMPA:

• SYMPA, ein spezielles Instrument für die Jupiter-Seismologie I. Prinzip und Leistung
• SYMPA, ein spezielles Instrument für die Jupiter-Seismologie II. Echte Leistung und erste Ergebnisse

JOVIAL ist eine Implementierung der nächsten Generation, ebenfalls von der Erde:

• FREUNDLICH; Jovianische Oszillationen durch radiale V elocimetrie I m Alterungsbeobachtungen auf mehreren Längengraden .
• Jupiters Inneres: von der Gravimetrie zur Seismologie