Уэбб обнаружил неожиданные явления над Большим красным пятном Юпитера

с использованием Космический телескоп Джеймса УэббаУченые осмотрели местность выше ЮпитерОткройте для себя множество ранее невиданных особенностей Большого Красного Пятна Солнца. В этом районе, который раньше считался ничем не примечательным по своей природе, находится множество сложных структур и мероприятий.

Недавние наблюдения телескопа Уэбб раскрыли удивительные подробности о верхних слоях атмосферы Юпитера, особенно над Большим Красным Пятном, где они показали сложные структуры, на которые влияют гравитационные волны. Эти результаты, полученные с использованием возможностей телескопа Уэбб с высоким разрешением, могут поддержать миссию по исследованию ледяных спутников Юпитера (Джус), улучшая наше понимание Юпитера и его спутников.

Обнаружение атмосферы Юпитера

Юпитер — один из самых ярких объектов ночного неба, его легко увидеть в ясные ночи. Помимо яркого северного и южного сияния в полярных регионах планеты, свечение, исходящее из верхних слоев атмосферы Юпитера, слабое и, таким образом, создает проблему для наземных телескопов в различении деталей в этом регионе. Однако инфракрасная чувствительность обсерватории Уэбба позволяет ученым изучать верхние слои атмосферы Юпитера над пресловутым Большим Красным Пятном с беспрецедентной детализацией.

Верхняя атмосфера Юпитера является границей между магнитным полем планеты и первичной атмосферой. Здесь можно увидеть яркие, яркие проявления северного и южного сияния, вызванные вулканическим материалом, выбрасываемым спутником Юпитера Ио. Однако по мере приближения к экватору на структуру верхних слоев атмосферы планеты влияет поступающий солнечный свет. Поскольку Юпитер получает только 4% солнечного света, который получает Земля, астрономы ожидали, что этот регион будет однородным по своей природе.

Большое красное пятно Юпитера наблюдалось с помощью спектрометра ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) обсерватории Уэбба в июле 2022 года с использованием возможностей интегрированного полевого блока инструмента. Наблюдения группы раннего выпуска были направлены на то, чтобы выяснить, действительно ли эта область была тусклой, а область над знаменитым Большим Красным Пятном была целью наблюдений Уэбба. Команда была удивлена, обнаружив, что в верхних слоях атмосферы есть множество сложных структур, включая темные дуги и яркие пятна, по всему полю зрения.

Наблюдения Уэбба NIRSpec показывают инфракрасный свет, излучаемый молекулами водорода в ионосфере Юпитера. Эти молекулы лежат на высоте более 300 километров над грозовыми облаками, где солнечный свет ионизирует водород и стимулирует инфракрасное излучение. На этом изображении самые красные цвета показывают водород, испускаемый с больших высот в ионосфере планеты. Более синие цвета показывают инфракрасный свет с более низких высот, включая верхние слои атмосферных облаков и очень заметное Большое Красное Пятно.
Юпитер расположен далеко от Солнца и поэтому получает низкий и равномерный уровень дневного света, а это означает, что большая часть поверхности планеты относительно тусклая в этих инфракрасных длинах волн – особенно по сравнению с излучением частиц вблизи полюсов, где магнитное поле Юпитера особенно сильный. Вопреки ожиданиям исследователей, что эта область будет выглядеть однородной по своей природе, она содержит множество сложных структур, включая темные дуги и яркие пятна, по всему полю зрения.
Авторские права: ESA/Web, NASA и CSA, e. Мелин, М. Замани (ЕКА/Интернет)

Удивительные открытия над Большим Красным Пятном

«Мы думали, возможно, наивно, что это будет очень скучно», — сказал руководитель группы Хенрик Мелин из Университета Лестера в Великобритании. «На самом деле это так же интересно, как северное сияние, если не интереснее. Юпитер никогда не перестает нас удивлять. .» «.

Хотя свет из этого региона исходит от солнечного света, команда предполагает, что должен существовать другой механизм, изменяющий форму и структуру верхних слоев атмосферы.

«Один из способов изменить эту структуру — гравитационные волны, которые подобны волнам, падающим на пляж и создающим рябь на песке», — объяснил Хенрик. «Эти волны генерируются глубоко в турбулентных нижних слоях атмосферы, вокруг Большого Красного Пятна. могут путешествовать на большие высоты». И изменения в структуре верхних слоев атмосферы и ее выбросов.

Наблюдения и будущие последствия

Команда объясняет, что эти атмосферные волны иногда можно обнаружить на Земле, но они намного слабее, чем те, которые наблюдал Уэбб на Юпитере. Команда также надеется провести последующие наблюдения Уэбба за этими сложными волновыми узорами в будущем, чтобы исследовать, как эти узоры движутся в верхних слоях атмосферы планеты, и улучшить наше понимание энергетического баланса в этом регионе и того, как эти характеристики меняются с течением времени.

Эти результаты могут также подтвердить ледяные спутники Юпитера, Джус, запущенные ЕКА 14 апреля 2023 года. Джус проведет подробные наблюдения за Юпитером и тремя его большими, содержащими океан спутниками — Ганимедом, Каллисто и Европа — Использование комбинации дистанционного зондирования, геофизических и наземных инструментов. Миссия позволит охарактеризовать эти спутники как планетарные тела и потенциальные среды обитания, глубоко изучить сложную среду Юпитера и изучить более широкую систему Юпитера как прототип газовых планет-гигантов во всей Вселенной.

Размышления о влиянии исследования

Эти наблюдения были сделаны в рамках Программы ранней науки № 1373: Наблюдения системы Юпитера с помощью ERS свидетельствуют о возможностях JWST в области науки о Солнечной системе. (Соавторы: И. де Патер, Т. Фуше).

«Это предложение ERS было написано в 2017 году», — поделился член команды Имке де Патер из Калифорнийский университет, Беркли«Одной из наших целей было выяснить, почему температура над Большим Красным Пятном была такой высокой, как показали недавние наблюдения того времени. НАСА «Инфракрасный телескоп обнаружил это. Однако наши новые данные показали совсем другие результаты».

Эти результаты были опубликованы в Естественная астрономия.

Ссылка: «Ионосферные неоднородности на Юпитере, наблюдаемые телескопом Джеймса Уэбба», авторы Хенрик Мелин, Дж. О’Донохью, Л. Мур, Т. С. Сталлард, Л. Н. Флетчер, М. Т. Роман, Дж. Харкетт, О. Р. Т. Кинг, М. Томас и Р. Ван, Б.И. Тиранти, К.Л. Ноулз, Э.Д. Патер, Т. Фушер, П.Х. Фрай, М.Х. Вонг, Б.Дж. Холлер, Р. Уэсо, М.К. Джеймс, Г.С. Ортон, Э. Мора, А. Санчес ЛаВега, Э. Лелуш, К.Д. и М. Р. Шоуолтер, 21 июня 2024 г. Естественная астрономия.
DOI: 10.1038/s41550-024-02305-9

Уэбб — самый большой и мощный телескоп, когда-либо запущенный в космос. В соответствии с соглашением о международном сотрудничестве ЕКА предоставило услуги по запуску телескопа с использованием ракеты-носителя «Ариан-5». В сотрудничестве с партнерами ЕКА отвечало за разработку и квалификацию модификаций «Ариан-5» для миссии Уэбба, а также за приобретение услуг по запуску компанией «Уэбб». Арианспейс. ЕКА также предоставило спектрометр NIRSpec и 50% приборов среднего инфракрасного диапазона. Веселыйкоторый был спроектирован и построен консорциумом европейских институтов, финансируемых государством (Европейский консорциум MIRI) в партнерстве с… Лаборатория реактивного движения и Университет Аризоны.

WEB — это международное партнерство между НАСА, Европейским космическим агентством и Канадским космическим агентством (CSA).