Уеб открива неочаквани явления над Голямото червено петно ​​на Юпитер

използвайки Космически телескоп Джеймс УебУчените са наблюдавали района отгоре ЮпитерОткрийте множество невиждани досега характеристики в Голямото червено петно ​​на Слънцето. Районът, който преди се смяташе за незабележим по природа, е домакин на различни сложни структури и дейности.

Скорошни наблюдения от телескопа Webb разкриха изненадващи подробности за горната атмосфера на Юпитер, особено над Голямото червено петно, където те показаха сложни структури, засегнати от гравитационни вълни. Тези резултати, заснети с помощта на възможностите за висока разделителна способност на телескопа Webb, може да подкрепят мисията за изследване на ледените луни на Юпитер (Juice), подобрявайки нашето разбиране за Юпитер и неговите луни.

Откриване на атмосферата на Юпитер

Юпитер е един от най-ярките обекти на нощното небе и може лесно да се види в ясни нощи. Освен яркото северно и южно сияние в полярните региони на планетата, сиянието, излъчвано от горната атмосфера на Юпитер, е слабо и по този начин представлява предизвикателство за наземните телескопи да различат детайлите в този регион. Въпреки това, инфрачервената чувствителност на Webb Observatory позволява на учените да изследват горната атмосфера на Юпитер над прословуто Голямо червено петно ​​в безпрецедентни детайли.

Горната атмосфера на Юпитер е интерфейсът между магнитното поле на планетата и първичната атмосфера. Тук могат да се видят ярки, живи изображения на северното и южното сияние, подхранвани от вулканичен материал, излъчван от луната на Юпитер Йо. Въпреки това, когато се приближаваме към екватора, структурата на горната атмосфера на планетата се влияе от входящата слънчева светлина. Тъй като Юпитер получава само 4% от слънчевата светлина, която получава Земята, астрономите очакваха този регион да бъде хомогенен по природа.

Голямото червено петно ​​на Юпитер беше наблюдавано от спектрометъра за близък инфрачервен диапазон (NIRSpec) на обсерваторията Webb през юли 2022 г., използвайки възможностите на интегрираното полево устройство на инструмента. Наблюденията на екипа за ранно освобождаване се опитаха да проучат дали този регион всъщност е слаб и регионът над известното Голямо червено петно ​​беше цел за наблюденията на Webb. Екипът беше изненадан да открие, че горните слоеве на атмосферата съдържат различни сложни структури, включително тъмни дъги и светли петна, в цялото зрително поле.

Наблюденията на Webb NIRSpec показват инфрачервена светлина, излъчвана от водородни молекули в йоносферата на Юпитер. Тези молекули лежат на повече от 300 километра над буреносните облаци, където слънчевата светлина йонизира водорода и стимулира инфрачервеното излъчване. В това изображение най-червените цветове показват, че водородът се излъчва от тези големи височини в йоносферата на планетата. По-сините цветове показват инфрачервена светлина от по-ниски височини, включително върховете на атмосферните облаци и много забележимото Голямо червено петно.
Юпитер се намира далеч от Слънцето и следователно получава ниско, равномерно ниво на дневна светлина, което означава, че по-голямата част от повърхността на планетата е сравнително тъмна при тези инфрачервени дължини на вълната – особено в сравнение с излъчването на частици близо до полюсите, където е магнитното поле на Юпитер особено силна. Противно на очакванията на изследователите, че този регион ще изглежда хомогенен по природа, той съдържа различни сложни структури, включително тъмни дъги и светли петна, в цялото зрително поле.
Авторско право: ESA/Web, NASA и CSA, напр. Мелин, М. Zamani (ESA/Уеб)

Удивителни открития над Голямото червено петно

„Мислехме, че тази област, може би наивно, ще бъде наистина скучна“, каза ръководителят на екипа Хенрик Мелин от университета в Лестър в Обединеното кралство. .“ „.

Въпреки че светлината от този регион се задвижва от слънчева светлина, екипът предполага, че трябва да има друг механизъм, който променя формата и структурата на горната атмосфера.

„Един от начините, по който тази структура може да бъде променена, е чрез гравитационни вълни – които са като вълни, удрящи се в плажа, създавайки вълни в пясъка“, обясни Хенрик, „Тези вълни се генерират дълбоко в турбулентната ниска атмосфера, около Голямото червено петно ​​и може да пътува до голяма надморска височина.“ И промени в структурата на горната атмосфера и нейните емисии.

Наблюдения и бъдещи последици

Екипът обяснява, че тези атмосферни вълни понякога могат да бъдат открити на Земята, но те са много по-слаби от тези, наблюдавани от Webb на Юпитер. Екипът също така се надява да проведе последващи наблюдения на Webb на тези сложни вълнови модели в бъдеще, за да проучи как моделите се движат в горната атмосфера на планетата и да подобри разбирането ни за енергийния бюджет в този регион и как характеристиките се променят с времето.

Тези констатации може също да подкрепят ледените луни на Юпитер на ESA, Juice, които стартираха на 14 април 2023 г. Juice ще направи подробни наблюдения на Юпитер и неговите три големи луни, съдържащи океан – Ганимед, Калисто и Европа – Използване на комбинация от дистанционно наблюдение, геофизични инструменти и инструменти на място. Мисията ще характеризира тези луни като планетарни тела и потенциални местообитания, ще изследва в дълбочина сложната среда на Юпитер и ще изучава по-широката система на Юпитер като прототип за газови гигантски планети в цялата Вселена.

Размисли върху въздействието на изследването

Тези наблюдения са направени като част от Програмата за ранна наука № 1373: ERS наблюденията на системата на Юпитер са доказателство за възможностите на JWST в областта на науката за слънчевата система (Съизследователи: I. de Pater, T. Fouchet).

„Това предложение за ERS беше написано през 2017 г.“, сподели членът на екипа Имке де Патер от Калифорнийски университет, Бъркли„Една от целите ни беше да проучим защо температурата над Голямото червено петно ​​е толкова висока, каквито бяха последните наблюдения по това време НАСА „Инфрачервеният телескоп разкри това. Нашите нови данни обаче показаха много различни резултати.“

Тези резултати са публикувани в Природна астрономия.

Справка: „Йоносферни нередности при Юпитер, наблюдавани от телескопа Джеймс Уеб“ от Хенрик Мелин, Дж. О’Донохю, Л. Мур, Т. С. Сталард, Л. Н. Флетчър, М. Т. Роман, Дж. Харкет, О. Р. Т. Кинг, М. Томас и Р. Уанг, Б. И. Тиранти, К. Л. Ноулс, Е. Д. Патер, Т. Фуше, П. Х. Фрай, М. Х. Уонг, Б. Дж. Холер, Р. Хуесо, М. К. Джеймс, Г. С. Ортън, Е. Мора, А. Санчес ЛаВега, Е. Лелуш, К. Д и М. Р. Шоуолтър, 21 юни 2024 г. Природна астрономия.
DOI: 10.1038/s41550-024-02305-9

Webb е най-големият и най-мощен телескоп, изстрелван някога в космоса. Съгласно споразумение за международно сътрудничество ESA предостави услугата за изстрелване на телескопа, използвайки ракетата носител Ariane 5. В сътрудничество с партньори ESA беше отговорна за разработването и квалифицирането на модификациите на Ariane 5 за мисията Webb и за закупуването на услугата за изстрелване от страна на. Арианспейс. ESA също предостави спектрометъра NIRSpec и 50% от инструмента за средна инфрачервена светлина веселкойто е проектиран и изграден от консорциум от национално финансирани европейски институти (European MIRI Consortium) в партньорство с… Лаборатория за реактивни двигатели и университета на Аризона.

WEB е международно партньорство между НАСА, Европейската космическа агенция и Канадската космическа агенция (CSA).