Webb odkrywa nieoczekiwane zjawiska nad Wielką Czerwoną Plamą na Jowiszu

Nowe obserwacje Wielkiej Czerwonej Plamy na Jowiszu ujawniły, że atmosfera planety nad i wokół słynnej burzy jest zaskakująco interesująca i aktywna. Diagram przedstawia obszar obserwowany przez Webba – najpierw jego położenie na obrazie całej planety wykonanym z kamery NIRCam (po lewej) i ten sam obszar (po prawej), sfotografowany przez spektrometr bliskiej podczerwieni Webba (NIRSpec). Prawa autorskie: ESA/WEP, NASA, CSA, ERS Jupiter Team, ok. Schmidta, H. Melin, M. Zamani (ESA/Internet)

za pomocą Kosmiczny Teleskop Jamesa WebbaNaukowcy zaobserwowali obszar powyżej JowiszOdkryj szereg niewidzianych wcześniej obiektów Wielkiej Czerwonej Plamy na Słońcu. Obszar ten, wcześniej uważany za niczym niezwykłym, kryje w sobie różnorodne złożone struktury i działania.

Niedawne obserwacje za pomocą Teleskopu Webba ujawniły zaskakujące szczegóły dotyczące górnych warstw atmosfery Jowisza, zwłaszcza nad Wielką Czerwoną Plamą, gdzie ukazały złożone struktury, na które wpływają fale grawitacyjne. Wyniki te, zarejestrowane przy użyciu wysokiej rozdzielczości Teleskopu Webba, mogą pomóc w misji badania lodowych księżyców Jowisza (Juice), pogłębiając naszą wiedzę o Jowiszu i jego księżycach.

Wykrywanie atmosfery Jowisza

Jowisz jest jednym z najjaśniejszych obiektów na nocnym niebie i można go łatwo dostrzec w pogodne noce. Oprócz jasnej zorzy polarnej i południowej w obszarach polarnych planety, poświata emanująca z górnych warstw atmosfery Jowisza jest słaba, co stanowi wyzwanie dla teleskopów naziemnych w dostrzeżeniu szczegółów w tym regionie. Jednakże czułość Obserwatorium Webba w podczerwieni pozwala naukowcom badać górne warstwy atmosfery Jowisza nad osławioną Wielką Czerwoną Plamą z niespotykaną dotąd szczegółowością.

Górna atmosfera Jowisza stanowi granicę między polem magnetycznym planety a atmosferą pierwotną. Można tu zobaczyć jasne, żywe pokazy zorzy polarnej i południowej, zasilane materiałem wulkanicznym emitowanym przez księżyc Jowisza Io. Jednakże w miarę zbliżania się do równika wpadające światło słoneczne wpływa na strukturę górnych warstw atmosfery planety. Ponieważ Jowisz otrzymuje tylko 4% światła słonecznego docierającego do Ziemi, astronomowie spodziewali się, że ten region będzie miał jednorodny charakter.

Wielką Czerwoną Plamę na Jowiszu zaobserwowano za pomocą spektrometru bliskiej podczerwieni (NIRSpec) Obserwatorium Webba w lipcu 2022 r., wykorzystując możliwości zintegrowanej jednostki polowej instrumentu. Obserwacje zespołu wczesnego uwolnienia miały na celu zbadanie, czy obszar ten rzeczywiście był słaby, a obszar nad słynną Wielką Czerwoną Plamą był celem obserwacji Webba. Zespół ze zdziwieniem odkrył, że w całym polu widzenia w górnej atmosferze znajduje się wiele złożonych struktur, w tym ciemne łuki i jasne plamy.

Obserwacje Webba NIRSpec pokazują światło podczerwone emitowane przez cząsteczki wodoru w jonosferze Jowisza. Cząsteczki te znajdują się ponad 300 kilometrów nad chmurami burzowymi, gdzie światło słoneczne jonizuje wodór i stymuluje emisję podczerwieni. Na tym zdjęciu najbardziej czerwone kolory przedstawiają wodór emitowany z dużych wysokości w jonosferze planety. Bardziej niebieskie kolory przedstawiają światło podczerwone z niższych wysokości, w tym wierzchołki chmur atmosferycznych i bardzo widoczną Wielką Czerwoną Plamę.
Jowisz znajduje się daleko od Słońca i dlatego dociera do niego niski, jednolity poziom światła dziennego, co oznacza, że ​​większość powierzchni planety jest stosunkowo ciemna w zakresie fal podczerwonych – szczególnie w porównaniu z emisją cząstek w pobliżu biegunów, gdzie pole magnetyczne Jowisza jest najsłabsze. szczególnie silny. Wbrew oczekiwaniom naukowców, że obszar ten będzie miał charakter jednorodny, w całym polu widzenia znajduje się w nim wiele złożonych struktur, w tym ciemne łuki i jasne plamy.
Prawa autorskie: ESA/Web, NASA i CSA, e. Melin, M. Zamani (ESA/Internet)

Niesamowite odkrycia nad Wielką Czerwoną Plamą

„Myśleliśmy, że ten obszar, być może naiwnie, będzie naprawdę nudny” – powiedział lider zespołu Henrik Melin z Uniwersytetu w Leicester w Wielkiej Brytanii. „W rzeczywistości jest równie interesujący jak zorza polarna, jeśli nie bardziej interesujący. Jowisz nigdy nie przestaje nas zaskakiwać .” „.

Chociaż światło z tego obszaru jest napędzane przez światło słoneczne, zespół sugeruje, że musi istnieć inny mechanizm zmieniający kształt i strukturę górnych warstw atmosfery.

„Jednym ze sposobów zmiany tej struktury są fale grawitacyjne, które przypominają fale uderzające w plażę i tworzące zmarszczki na piasku” – wyjaśnił Henrik. „Fale te powstają głęboko w burzliwych niższych warstwach atmosfery, wokół Wielkiej Czerwonej Plamy mogą podróżować na duże wysokości.” Oraz zmiany w strukturze górnych warstw atmosfery i jej emisji.

Obserwacje i przyszłe implikacje

Zespół wyjaśnia, że ​​te fale atmosferyczne można czasami wykryć na Ziemi, ale są one znacznie słabsze niż te obserwowane przez Webba na Jowiszu. Zespół ma także nadzieję przeprowadzić w przyszłości kolejne obserwacje Webba dotyczące tych złożonych wzorów fal, aby zbadać, w jaki sposób te wzorce przemieszczają się w górnych warstwach atmosfery planety, a tym samym pogłębić naszą wiedzę na temat budżetu energetycznego w tym regionie oraz sposobu, w jaki te cechy zmieniają się w czasie.

Odkrycia te mogą również potwierdzać obserwacje lodowych księżyców Jowisza, Juice, który wystrzelono 14 kwietnia 2023 r. Juice przeprowadzi szczegółowe obserwacje Jowisza i jego trzech dużych księżyców oceanicznych – Ganimedesa, Kallisto i Europa – Stosowanie kombinacji teledetekcji, narzędzi geofizycznych i narzędzi terenowych. Misja scharakteryzuje te księżyce jako ciała planetarne i potencjalne siedliska, dogłębnie zbada złożone środowisko Jowisza i przeanalizuje szerszy układ Jowisza jako prototyp gazowych gigantów w całym wszechświecie.

Refleksje na temat wpływu badań

Obserwacji tych dokonano w ramach Programu Wczesnej Nauki nr 1373: Obserwacje układu Jowisza za pomocą ERS są dowodem możliwości JWST w dziedzinie nauki o Układzie Słonecznym (Współbadacze: I. de Pater, T. Fouchet).

„Ta propozycja ERS została napisana w 2017 r.” – powiedział członek zespołu Imke de Pater z Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley„Jednym z naszych celów było zbadanie, dlaczego temperatura nad Wielką Czerwoną Plamą była tak wysoka, jak wynika z niedawnych obserwacji NASA „Ujawnił to teleskop na podczerwień. Jednakże nasze nowe dane wykazały zupełnie odmienne wyniki.”

Wyniki te zostały opublikowane w Astronomia naturalna.

Odniesienie: „Nieregularności jonosferyczne na Jowiszu obserwowane przez Teleskop Jamesa Webba” autorstwa Henrika Melina, J. O’Donoghue, L. Moore’a, T. S. Stallarda, L. N. Fletchera, M. T. Romana, J. Harketta, O. R. T. Kinga, M. Thomasa i R. Wang, P. I. Tiranti, K. L. Knowles, E. D. Pater, T. Foucher, P. H. Fry, M. H. Wong, P. J. Holler i R. Hueso, M. K. James, J. S. Orton, E. Mora, A. Sánchez La Vega, E. Lelouch, K. D. Clare i M. R. Showalter, 21 czerwca 2024 r. Astronomia naturalna.
DOI: 10.1038/s41550-024-02305-9

Webb to największy i najpotężniejszy teleskop, jaki kiedykolwiek wystrzelono w przestrzeń kosmiczną. W ramach międzynarodowej umowy o współpracy ESA zapewniła usługę wystrzelenia teleskopu za pomocą rakiety nośnej Ariane 5. We współpracy z partnerami ESA odpowiadała za opracowanie i kwalifikację modyfikacji Ariane 5 na potrzeby misji Webb oraz zakup usługi wyniesienia przez firmę Webb. Arianespace. ESA dostarczyła także spektrometr NIRSpec i 50% instrumentu średniej podczerwieni Radosnyktóry został zaprojektowany i zbudowany przez konsorcjum instytutów europejskich finansowanych ze środków krajowych (European MIRI Consortium) we współpracy z… Laboratorium Napędów Odrzutowych i Uniwersytet Arizony.

WEB to międzynarodowe partnerstwo pomiędzy NASA, Europejską Agencją Kosmiczną i Kanadyjską Agencją Kosmiczną (CSA).