Webb objevuje nečekané jevy nad Jupiterovou Velkou rudou skvrnou

použitím Vesmírný dalekohled Jamese WebbaVědci pozorovali oblast nahoře JupiterObjevte řadu dříve neviděných prvků ve Velké rudé skvrně Slunce. Oblast, která se dříve považovala za bezvýznamnou, hostí řadu složitých struktur a aktivit.

Nedávná pozorování Webb Telescope odhalila překvapivé detaily o horní atmosféře Jupiteru, zejména nad Velkou rudou skvrnou, kde ukázala složité struktury ovlivněné gravitačními vlnami. Tyto výsledky, zachycené pomocí schopností Webb Telescope s vysokým rozlišením, mohou podpořit misi k prozkoumání ledových měsíců Jupiteru (Juice) a zlepšit tak naše chápání Jupiteru a jeho měsíců.

Detekce atmosféry Jupiteru

Jupiter je jedním z nejjasnějších objektů na noční obloze a lze jej snadno vidět za jasných nocí. Kromě jasného severního a jižního světla v polárních oblastech planety je záře vycházející z horní atmosféry Jupiteru slabá, a proto představuje výzvu pro pozemské dalekohledy, aby rozeznaly detaily v této oblasti. Infračervená citlivost Webb Observatory však umožňuje vědcům studovat horní atmosféru Jupiteru nad notoricky známou Velkou rudou skvrnou v bezprecedentních detailech.

Horní atmosféra Jupiteru je rozhraním mezi magnetickým polem planety a primární atmosférou. Zde lze vidět jasné, živé zobrazení severního a jižního světla, poháněné vulkanickým materiálem emitovaným Jupiterovým měsícem Io. Jak se však přibližujeme k rovníku, strukturu horní atmosféry planety ovlivňuje dopadající sluneční světlo. Vzhledem k tomu, že Jupiter přijímá pouze 4 % slunečního záření, které přijímá Země, astronomové očekávali, že tato oblast bude svou povahou homogenní.

Velká rudá skvrna Jupiteru byla pozorována Near-Infrared Spectrometer (NIRSpec) Webb Observatory v červenci 2022 s využitím schopností integrované polní jednotky přístroje. Pozorování týmu časného uvolnění se snažila prozkoumat, zda tato oblast byla skutečně slabá, a oblast nad slavnou Velkou rudou skvrnou byla cílem Webbových pozorování. Tým byl překvapen, když zjistil, že horní atmosféra hostí celou řadu složitých struktur, včetně tmavých oblouků a jasných bodů, v celém zorném poli.

Webbova pozorování NIRSpec ukazují infračervené světlo vyzařované molekulami vodíku v Jupiterově ionosféře. Tyto molekuly leží více než 300 kilometrů nad bouřkovými mraky, kde sluneční světlo ionizuje vodík a stimuluje infračervenou emisi. Na tomto snímku nejčervenější barvy ukazují vodík, který je emitován z těchto vysokých nadmořských výšek v ionosféře planety. Modrější barvy ukazují infračervené světlo z nižších nadmořských výšek, včetně vrcholků atmosférických mraků a velmi výrazné Velké rudé skvrny.
Jupiter se nachází daleko od Slunce, a proto přijímá nízkou, rovnoměrnou úroveň denního světla, což znamená, že většina povrchu planety je na těchto infračervených vlnových délkách relativně slabá – zejména ve srovnání s emisemi částic v blízkosti pólů, kde je magnetické pole Jupiteru. zvláště silné. Na rozdíl od očekávání vědců, že se tato oblast bude jevit jako homogenní, hostí celou řadu složitých struktur, včetně tmavých oblouků a jasných bodů, v celém zorném poli.
Copyright: ESA/Web, NASA a CSA, např. Melin, M. Zamani (ESA/Web)

Úžasné objevy nad Velkou rudou skvrnou

„Mysleli jsme si, možná naivně, že tato oblast bude opravdu nudná,“ řekl vedoucí týmu Henrik Melin z University of Leicester ve Velké Británii .“ „.

Přestože světlo z této oblasti je poháněno slunečním světlem, tým naznačuje, že musí existovat další mechanismus, který mění tvar a strukturu horní atmosféry.

„Jedním ze způsobů, jak lze tuto strukturu změnit, jsou gravitační vlny – které jsou jako vlny narážející na pláž a vytvářející vlnky v písku,“ vysvětlil Henrik mohou cestovat do vysokých nadmořských výšek.“ A změny ve struktuře horní atmosféry a jejích emisí.

Pozorování a budoucí důsledky

Tým vysvětluje, že tyto atmosférické vlny lze někdy detekovat na Zemi, ale jsou mnohem slabší než ty, které pozoroval Webb na Jupiteru. Tým také doufá, že v budoucnu provede následná Webbova pozorování těchto složitých vlnových vzorů, aby prozkoumali, jak se vzory pohybují v horní atmosféře planety, a posouvají naše chápání energetického rozpočtu v této oblasti a jak se vlastnosti mění v průběhu času.

Tato zjištění mohou také podporovat ledové měsíce Jupiteru, Juice, ESA, které odstartovaly 14. dubna 2023. Juice provede podrobná pozorování Jupiteru a jeho tří velkých oceánských měsíců – Ganymede, Callisto a Evropa – Použití kombinace dálkového průzkumu Země, geofyzikálních nástrojů a nástrojů na místě. Mise bude charakterizovat tyto měsíce jako planetární tělesa a potenciální stanoviště, prozkoumat do hloubky komplexní prostředí Jupiteru a studovat širší systém Jupiteru jako prototyp plynných obřích planet v celém vesmíru.

Úvahy o dopadu výzkumu

Tato pozorování byla provedena v rámci raného vědeckého programu č. 1373: Pozorování ERS systému Jupiter jsou důkazem schopností JWST v oblasti vědy o sluneční soustavě (Spoluřešitelé: I. de Pater, T. Fouchet).

„Tento návrh ERS byl napsán v roce 2017,“ řekl člen týmu Imke de Pater z Kalifornská univerzita, Berkeley„Jedním z našich cílů bylo prozkoumat, proč byla teplota nad Velkou rudou skvrnou tak horká, jak byla v té době pozorována. NASA „Zařízení infračerveného dalekohledu to odhalilo. Naše nová data však ukázala velmi odlišné výsledky.“

Tyto výsledky byly zveřejněny v Přírodní astronomie.

Odkaz: „Ionosférické nepravidelnosti na Jupiteru pozorované teleskopem Jamese Webba“ od Henrika Melina, J. O’Donoghue, L. Moorea, T. S. Stallarda, L. N. Fletchera, M. T. Romana, J. Harketta, O. R. T. Kinga, M. Thomase a R Wang, P. I. Tiranti, K. L. Knowles, E. D. Pater, T. Foucher, P. H. Fry, M. H. Wong, P. J. Holler a R. Hueso, M. K. James, J. S. Orton, E. Mora, A. Sánchez La Vega, E. Lelouch, K. D. Clare a M. R. Showalter, 21. června 2024. Přírodní astronomie.
DOI: 10.1038/s41550-024-02305-9

Webb je největší a nejvýkonnější dalekohled, jaký byl kdy vypuštěn do vesmíru. Na základě mezinárodní dohody o spolupráci zajišťovala ESA službu vypouštění teleskopu pomocí nosné rakety Ariane 5 Ve spolupráci s partnery byla ESA zodpovědná za vývoj a kvalifikaci modifikací Ariane 5 pro misi Webb a za nákup vypouštěcí služby ze strany společnosti. Arianespace. ESA také poskytla spektrometr NIRSpec a 50 % středního infračerveného přístroje Veselýkterý byl navržen a postaven konsorciem národně financovaných evropských institutů (European MIRI Consortium) ve spolupráci s… Laboratoř proudového pohonu a University of Arizona.

WEB je mezinárodní partnerství mezi NASA, Evropskou vesmírnou agenturou a Kanadskou vesmírnou agenturou (CSA).