naudojant James Webb kosminis teleskopasMokslininkai stebėjo aukščiau esančią sritį JupiterisAtraskite daugybę anksčiau nematytų Saulės raudonųjų dėmių objektų. Šioje vietovėje, kuri anksčiau buvo laikoma nepastebima gamta, vyksta įvairios sudėtingos struktūros ir veikla.

Naujausi Webb teleskopo stebėjimai atskleidė stebinančių detalių apie Jupiterio viršutinę atmosferą, ypač virš Didžiosios Raudonosios dėmės, kur jie parodė sudėtingas struktūras, paveiktas gravitacinių bangų. Šie rezultatai, užfiksuoti naudojant Webb teleskopo didelės raiškos galimybes, gali padėti misijai tyrinėti Jupiterio ledinius mėnulius (Sultys), pagerindami mūsų supratimą apie Jupiterį ir jo palydovus.

Jupiterio atmosferos aptikimas

Jupiteris yra vienas ryškiausių objektų naktiniame danguje ir jį galima lengvai pamatyti giedromis naktimis. Be ryškių šiaurinių ir pietinių žiburių planetos poliariniuose regionuose, iš Jupiterio viršutinių atmosferos sluoksnių sklindantis švytėjimas yra silpnas, todėl antžeminiams teleskopams yra sunku įžvelgti šio regiono detales. Tačiau Webb observatorijos infraraudonųjų spindulių jautrumas leidžia mokslininkams beprecedenčiai išsamiai ištirti Jupiterio viršutinę atmosferą virš liūdnai pagarsėjusios Didžiosios Raudonosios dėmės.

Jupiterio viršutinė atmosfera yra planetos magnetinio lauko ir pirminės atmosferos sąsaja. Čia galima pamatyti ryškius, ryškius šiaurės ir pietų šviesų vaizdus, ​​kuriuos skatina Jupiterio mėnulio Io skleidžiama vulkaninė medžiaga. Tačiau artėjant prie pusiaujo, planetos viršutinių atmosferos sluoksnių struktūrą veikia įeinanti saulės šviesa. Kadangi Jupiteris gauna tik 4% saulės šviesos, kurią gauna Žemė, astronomai tikėjosi, kad šis regionas bus vienalytis.

Jupiterio Didžiąją raudonąją dėmę 2022 m. liepos mėn. stebėjo Webb observatorijos artimųjų infraraudonųjų spindulių spektrometras (NIRSpec), naudodamas instrumento integruoto lauko bloko galimybes. Ankstyvojo išleidimo komandos stebėjimai siekė ištirti, ar šis regionas iš tikrųjų buvo silpnas, o virš garsiosios Didžiosios Raudonosios dėmės esantis regionas buvo Webb stebėjimų tikslas. Komanda nustebo sužinojusi, kad viršutinėje atmosferoje visame regėjimo lauke yra įvairių sudėtingų struktūrų, įskaitant tamsius lankus ir šviesias dėmes.

Webb NIRSpec stebėjimai rodo infraraudonąją šviesą, kurią skleidžia vandenilio molekulės Jupiterio jonosferoje. Šios molekulės yra daugiau nei 300 kilometrų virš audros debesų, kur saulės šviesa jonizuoja vandenilį ir skatina infraraudonųjų spindulių spinduliavimą. Šiame paveikslėlyje raudoniausios spalvos rodo vandenilį, išsiskiriantį iš šių didelių aukščių planetos jonosferoje. Mėlynesnės spalvos rodo infraraudonųjų spindulių šviesą iš mažesnio aukščio, įskaitant atmosferos debesų viršūnes ir labai iškilią Didžiąją Raudonąją dėmę.
Jupiteris yra toli nuo Saulės, todėl gauna žemą, vienodą dienos šviesos lygį, o tai reiškia, kad didžioji planetos paviršiaus dalis yra gana blanki ties šiais infraraudonųjų spindulių bangų ilgiais – ypač lyginant su dalelių emisija šalia ašigalių, kur yra Jupiterio magnetinis laukas. ypač stiprus. Priešingai nei mokslininkai tikisi, kad šis regionas atrodytų vienalytis, jame yra įvairių sudėtingų struktūrų, įskaitant tamsius lankus ir ryškias dėmes, visame regėjimo lauke.
Autorių teisės: ESA/Web, NASA ir CSA, e. Melina, M. Zamani (ESA / žiniatinklis)

Nuostabūs atradimai virš Didžiosios Raudonosios dėmės

„Manėme, kad ši sritis, galbūt naiviai, bus tikrai nuobodi, – sakė komandos vadovas Henrikas Melinas iš Lesterio universiteto JK. „”.

Nors šviesą iš šio regiono varo saulės šviesa, komanda teigia, kad turi būti kitas mechanizmas, keičiantis viršutinių atmosferos sluoksnių formą ir struktūrą.

„Vienas iš būdų, kaip pakeisti šią struktūrą, yra gravitacinės bangos, kurios yra tarsi bangos, trenkiančios į paplūdimį ir sukuriančios bangavimą smėlyje“, – aiškino Henrikas „Šios bangos susidaro giliai audringoje žemutinėje atmosferoje, aplink Didžiąją Raudonąją dėmę gali keliauti į didelį aukštį.“ Ir viršutinių atmosferos sluoksnių struktūros bei jos emisijų pokyčiai.

Pastebėjimai ir ateities pasekmės

Komanda paaiškina, kad šias atmosferos bangas kartais galima aptikti Žemėje, tačiau jos yra daug silpnesnės nei Webb pastebėtos Jupiteryje. Komanda taip pat tikisi ateityje atlikti šių sudėtingų bangų modelių Webb stebėjimus, kad ištirtų, kaip modeliai juda viršutinėje planetos atmosferoje, ir pagerins mūsų supratimą apie energijos biudžetą šiame regione ir kaip laikui bėgant keičiasi savybės.

Šie atradimai taip pat gali patvirtinti ESA ledinius Jupiterio palydovus Juice, kurie paleistas 2023 m. balandžio 14 d. Sultys atliks išsamius Jupiterį ir jo tris didelius vandenynus turinčius palydovus – Ganimedą, Kallistą ir Europa – Nuotolinio stebėjimo, geofizinių ir vietoje įrankių derinys. Misija apibūdins šiuos mėnulius kaip planetinius kūnus ir potencialias buveines, nuodugniai ištirs Jupiterio sudėtingą aplinką ir ištirs platesnę Jupiterio sistemą kaip dujinių milžiniškų planetų prototipą visoje visatoje.

Apmąstymai apie tyrimo poveikį

Šie stebėjimai buvo atlikti pagal Ankstyvosios mokslo programos Nr. 1373 dalį: Jupiterio sistemos ERS stebėjimai liudija apie JWST galimybes saulės sistemos mokslo srityje (Tyrėjai: I. de Pater, T. Fouchet).

„Šis ERS pasiūlymas buvo parašytas 2017 m.“, – dalijosi komandos narys Imke de Pater iš Kalifornijos universitetas, Berklis„Vienas iš mūsų tikslų buvo ištirti, kodėl temperatūra virš Didžiosios Raudonosios dėmės buvo tokia karšta, kaip tuo metu buvo naujausi stebėjimai. NASA „Infraraudonųjų spindulių teleskopo įrenginys tai atskleidė. Tačiau mūsų nauji duomenys parodė labai skirtingus rezultatus.”

Šie rezultatai buvo paskelbti m Gamtos astronomija.

Nuoroda: „Jonosferos nelygumai Jupiteryje, pastebėti Jameso Webbo teleskopo“, autoriai Henrik Melin, J. O'Donoghue, L. Moore, T. S. Stallard, L. N. Fletcher, M. T. Roman, J. Harkett, O. R. T. King, M. Thomas ir R Wang, P. I. Tiranti, K. L. Knowles, E. D. Pater, T. Foucher, P. H. Fry, M. H. Wong, P. J. Holler ir R. Hueso, M. K. James, J. S. Orton, E. Mora, A. Sánchez La Vega, E. Lelouch, K. D. Clare ir M. R. Showalter, 2024 m. birželio 21 d. Gamtos astronomija.
DOI: 10.1038/s41550-024-02305-9

Webb yra didžiausias ir galingiausias teleskopas, kada nors paleistas į kosmosą. Pagal tarptautinį bendradarbiavimo susitarimą ESA teikė teleskopo paleidimo paslaugą naudodama nešančiąją raketą Ariane 5, bendradarbiaudama su partneriais, ESA buvo atsakinga už Ariane 5 modifikacijų kūrimą ir kvalifikaciją Webb misijai bei paleidimo paslaugos įsigijimą iki 2010 m. Arianespace. ESA taip pat pateikė NIRSpec spektrometrą ir 50% vidutinio infraraudonųjų spindulių prietaiso Linksmaskurį sukūrė ir pastatė nacionaliniu lygiu finansuojamų Europos institutų konsorciumas (Europos MIRI konsorciumas), bendradarbiaudamas su… Reaktyvinio judėjimo laboratorija ir Arizonos universitetas.

WEB yra tarptautinė NASA, Europos kosmoso agentūros ir Kanados kosmoso agentūros (CSA) partnerystė.