Ο Γουέμπ ανακαλύπτει απροσδόκητα φαινόμενα πάνω από τη Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα του Δία

χρησιμοποιώντας Διαστημικό τηλεσκόπιο James WebbΟι επιστήμονες παρατήρησαν την παραπάνω περιοχή ΖεύςΑνακαλύψτε μια σειρά από χαρακτηριστικά που δεν είχαν δει στο παρελθόν στη Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα του Ήλιου. Η περιοχή, που προηγουμένως πιστευόταν ότι δεν ήταν αξιοσημείωτη στη φύση, φιλοξενεί μια ποικιλία σύνθετων δομών και δραστηριοτήτων.

Πρόσφατες παρατηρήσεις από το τηλεσκόπιο Webb έχουν αποκαλύψει εκπληκτικές λεπτομέρειες σχετικά με την ανώτερη ατμόσφαιρα του Δία, ειδικά πάνω από τη Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα, όπου έδειξαν πολύπλοκες δομές που επηρεάζονται από βαρυτικά κύματα. Αυτά τα αποτελέσματα, που καταγράφηκαν χρησιμοποιώντας τις δυνατότητες υψηλής ανάλυσης του τηλεσκοπίου Webb, μπορεί να υποστηρίξουν την αποστολή εξερεύνησης των παγωμένων φεγγαριών του Δία (Juice), ενισχύοντας την κατανόησή μας για τον Δία και τα φεγγάρια του.

Ανίχνευση της ατμόσφαιρας του Δία

Ο Δίας είναι ένα από τα φωτεινότερα αντικείμενα του νυχτερινού ουρανού και μπορεί εύκολα να δει κανείς τις καθαρές νύχτες. Εκτός από το φωτεινό βόρειο και νότιο φως στις πολικές περιοχές του πλανήτη, η λάμψη που προέρχεται από την ανώτερη ατμόσφαιρα του Δία είναι ασθενής και επομένως αποτελεί πρόκληση για τα επίγεια τηλεσκόπια να διακρίνουν λεπτομέρειες σε αυτήν την περιοχή. Ωστόσο, η ευαισθησία στο υπέρυθρο του Παρατηρητηρίου Webb επιτρέπει στους επιστήμονες να μελετήσουν την ανώτερη ατμόσφαιρα του Δία πάνω από τη διαβόητη Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα με άνευ προηγουμένου λεπτομέρεια.

Η ανώτερη ατμόσφαιρα του Δία είναι η διεπαφή μεταξύ του μαγνητικού πεδίου του πλανήτη και της πρωταρχικής ατμόσφαιρας. Εδώ, διακρίνονται φωτεινές, ζωηρές οθόνες του βόρειου και του νότιου φωτός, που τροφοδοτούνται από ηφαιστειακό υλικό που εκπέμπεται από το φεγγάρι του Δία Ιώ. Ωστόσο, καθώς πλησιάζουμε στον ισημερινό, η δομή της ανώτερης ατμόσφαιρας του πλανήτη επηρεάζεται από το εισερχόμενο ηλιακό φως. Επειδή ο Δίας λαμβάνει μόνο το 4% του ηλιακού φωτός που δέχεται η Γη, οι αστρονόμοι περίμεναν ότι αυτή η περιοχή θα ήταν ομοιογενής φύσης.

Η Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα του Δία παρατηρήθηκε από το φασματόμετρο εγγύς υπέρυθρο του Παρατηρητηρίου Webb (NIRSpec) τον Ιούλιο του 2022, χρησιμοποιώντας τις δυνατότητες της μονάδας ολοκληρωμένου πεδίου του οργάνου. Οι παρατηρήσεις της ομάδας πρώιμης απελευθέρωσης προσπάθησαν να διερευνήσουν εάν αυτή η περιοχή ήταν στην πραγματικότητα αχνή και η περιοχή πάνω από τη διάσημη Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα ήταν στόχος για τις παρατηρήσεις του Webb. Η ομάδα εξεπλάγη όταν ανακάλυψε ότι η ανώτερη ατμόσφαιρα φιλοξενεί μια ποικιλία σύνθετων δομών, συμπεριλαμβανομένων των σκοτεινών τόξων και των φωτεινών σημείων, σε ολόκληρο το οπτικό πεδίο.

Οι παρατηρήσεις NIRSpec του Webb δείχνουν υπέρυθρο φως που εκπέμπεται από μόρια υδρογόνου στην ιονόσφαιρα του Δία. Αυτά τα μόρια βρίσκονται πάνω από 300 χιλιόμετρα πάνω από τα σύννεφα της καταιγίδας, όπου το ηλιακό φως ιονίζει το υδρογόνο και διεγείρει την υπέρυθρη εκπομπή. Σε αυτήν την εικόνα, τα πιο κόκκινα χρώματα δείχνουν το υδρογόνο που εκπέμπεται από αυτά τα μεγάλα υψόμετρα στην ιονόσφαιρα του πλανήτη. Τα πιο μπλε χρώματα δείχνουν υπέρυθρο φως από χαμηλότερα υψόμετρα, συμπεριλαμβανομένων των ατμοσφαιρικών νεφών και της πολύ εμφανούς Μεγάλης Ερυθράς Κηλίδας.
Ο Δίας βρίσκεται μακριά από τον Ήλιο και ως εκ τούτου δέχεται ένα χαμηλό, ομοιόμορφο επίπεδο φωτός της ημέρας, πράγμα που σημαίνει ότι το μεγαλύτερο μέρος της επιφάνειας του πλανήτη είναι σχετικά αμυδρό σε αυτά τα υπέρυθρα μήκη κύματος – ειδικά σε σύγκριση με την εκπομπή σωματιδίων κοντά στους πόλους, όπου το μαγνητικό πεδίο του Δία είναι ιδιαίτερα ισχυρή. Σε αντίθεση με τις προσδοκίες των ερευνητών ότι αυτή η περιοχή θα φαινόταν ομοιογενής στη φύση, φιλοξενεί μια ποικιλία πολύπλοκων δομών, συμπεριλαμβανομένων των σκοτεινών τόξων και των φωτεινών κηλίδων, σε ολόκληρο το οπτικό πεδίο.
Πνευματικά δικαιώματα: ESA/Web, NASA και CSA, e. Μελίν, Μ. Zamani (ESA/Ιστός)

Εκπληκτικές ανακαλύψεις πάνω από τη Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα

«Πιστεύαμε ότι αυτή η περιοχή, ίσως αφελώς, θα ήταν πραγματικά βαρετή», είπε ο αρχηγός της ομάδας Henrik Melin από το Πανεπιστήμιο του Leicester στο Ηνωμένο Βασίλειο. .” “.

Αν και το φως από αυτή την περιοχή οδηγείται από το φως του ήλιου, η ομάδα προτείνει ότι πρέπει να υπάρχει ένας άλλος μηχανισμός που αλλάζει το σχήμα και τη δομή της ανώτερης ατμόσφαιρας.

«Ένας τρόπος με τον οποίο μπορεί να αλλάξει αυτή η δομή είναι τα βαρυτικά κύματα – τα οποία είναι σαν κύματα που χτυπούν την παραλία, δημιουργώντας κυματισμούς στην άμμο», εξήγησε ο Henrik «Αυτά τα κύματα δημιουργούνται βαθιά στην ταραγμένη χαμηλότερη ατμόσφαιρα, γύρω από τη Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα μπορεί να ταξιδέψει σε μεγάλα υψόμετρα και αλλαγές στη δομή της ανώτερης ατμόσφαιρας και στις εκπομπές της.

Παρατηρήσεις και μελλοντικές επιπτώσεις

Η ομάδα εξηγεί ότι αυτά τα ατμοσφαιρικά κύματα μπορούν μερικές φορές να ανιχνευθούν στη Γη, αλλά είναι πολύ πιο αδύναμα από αυτά που παρατηρήθηκαν από τον Webb στον Δία. Η ομάδα ελπίζει επίσης να πραγματοποιήσει επακόλουθες παρατηρήσεις Webb αυτών των πολύπλοκων κυμάτων στο μέλλον για να διερευνήσει πώς κινούνται τα μοτίβα στην ανώτερη ατμόσφαιρα του πλανήτη και να βελτιώσει την κατανόησή μας για τον ενεργειακό προϋπολογισμό σε αυτήν την περιοχή και πώς αλλάζουν τα χαρακτηριστικά με την πάροδο του χρόνου.

Αυτά τα ευρήματα μπορεί επίσης να υποστηρίξουν τα παγωμένα φεγγάρια του Δία της ESA, Juice, τα οποία εκτοξεύτηκαν στις 14 Απριλίου 2023. Η Juice θα κάνει λεπτομερείς παρατηρήσεις του Δία και των τριών μεγάλων φεγγαριών του που περιέχουν ωκεανούς – τον Γανυμήδη, την Καλλιστώ και Ευρώπη – Χρήση συνδυασμού εργαλείων τηλεπισκόπησης, γεωφυσικών και επιτόπιων εργαλείων. Η αποστολή θα χαρακτηρίσει αυτά τα φεγγάρια ως πλανητικά σώματα και πιθανούς οικοτόπους, θα εξερευνήσει το σύνθετο περιβάλλον του Δία σε βάθος και θα μελετήσει το ευρύτερο σύστημα του Δία ως πρωτότυπο για αέριους γιγάντιες πλανήτες σε όλο το σύμπαν.

Προβληματισμοί για τον αντίκτυπο της έρευνας

Αυτές οι παρατηρήσεις έγιναν ως μέρος του Προγράμματος Early Science No. 1373: Οι παρατηρήσεις ERS του συστήματος του Δία είναι απόδειξη των ικανοτήτων του JWST στον τομέα της επιστήμης του ηλιακού συστήματος (Συνερευνητές: I. de Pater, T. Fouchet).

“Αυτή η πρόταση της ERS γράφτηκε το 2017”, δήλωσε το μέλος της ομάδας Imke de Pater από Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Μπέρκλεϋ«Ένας από τους στόχους μας ήταν να διερευνήσουμε γιατί η θερμοκρασία πάνω από τη Μεγάλη Ερυθρά Κηλίδα ήταν τόσο καυτή, όπως ήταν οι πρόσφατες παρατηρήσεις εκείνη την εποχή NASA “Η εγκατάσταση του υπέρυθρου τηλεσκοπίου το αποκάλυψε αυτό. Ωστόσο, τα νέα μας δεδομένα έδειξαν πολύ διαφορετικά αποτελέσματα.”

Αυτά τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο Φυσική αστρονομία.

Αναφορά: «Ιονοσφαιρικές ανωμαλίες στον Δία που παρατηρήθηκαν από το τηλεσκόπιο James Webb» από τους Henrik Melin, J. O'Donoghue, L. Moore, T. S. Stallard, L. N. Fletcher, M. T. Roman, J. Harkett, O. R. T. King, M. Thomas, και R. Wang, B. I. Tiranti, K. L. Knowles, E. D. Pater, T. Foucher, P. H. Fry, M. H. Wong, P. J. Holler, R. Hueso, M. K. James, G. S. Orton, E. Mora, A. Sánchez La Vega, E. K. Clare και M.R. Showalter, 21 Ιουνίου 2024. Φυσική αστρονομία.
DOI: 10.1038/s41550-024-02305-9

Το Webb είναι το μεγαλύτερο και ισχυρότερο τηλεσκόπιο που εκτοξεύτηκε ποτέ στο διάστημα. Στο πλαίσιο μιας διεθνούς συμφωνίας συνεργασίας, η ESA παρείχε την υπηρεσία εκτόξευσης τηλεσκοπίου, χρησιμοποιώντας το όχημα εκτόξευσης Ariane 5 Σε συνεργασία με τους εταίρους, η ESA ήταν υπεύθυνη για την ανάπτυξη και την πιστοποίηση των τροποποιήσεων Ariane 5 για την αποστολή Webb και για την αγορά της υπηρεσίας εκτόξευσης. Arianespace. Η ESA παρείχε επίσης το φασματόμετρο NIRSpec και το 50% του οργάνου μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας Εύθυμοςτο οποίο σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε από μια κοινοπραξία ευρωπαϊκών ινστιτούτων που χρηματοδοτούνται εθνικά (European MIRI Consortium) σε συνεργασία με… Εργαστήριο Jet Propulsion και Πανεπιστήμιο της Αριζόνα.

Το WEB είναι μια διεθνής συνεργασία μεταξύ της NASA, του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος και της Καναδικής Διαστημικής Υπηρεσίας (CSA).