Webb ontdekt onverwachte verschijnselen boven de Grote Rode Vlek van Jupiter

gebruik makend van James Webb-ruimtetelescoopWetenschappers hebben het gebied hierboven waargenomen JupiterOntdek een groot aantal voorheen onzichtbare kenmerken in de Grote Rode Vlek van de Zon. Het gebied, dat voorheen als onopvallend van aard werd beschouwd, herbergt een verscheidenheid aan complexe structuren en activiteiten.

Recente waarnemingen met de Webb-telescoop hebben verrassende details onthuld over de bovenste atmosfeer van Jupiter, vooral boven de Grote Rode Vlek, waar ze complexe structuren lieten zien die beïnvloed waren door zwaartekrachtsgolven. Deze resultaten, vastgelegd met behulp van de hoge resolutiemogelijkheden van de Webb Telescoop, kunnen de missie ondersteunen om de ijzige manen van Jupiter (Juice) te verkennen, waardoor ons begrip van Jupiter en zijn manen wordt vergroot.

Detectie van de atmosfeer van Jupiter

Jupiter is een van de helderste objecten aan de nachtelijke hemel en is op heldere nachten gemakkelijk te zien. Afgezien van het heldere noorder- en zuiderlicht in de poolgebieden van de planeet, is de gloed die uit de bovenste atmosfeer van Jupiter komt zwak en vormt dus een uitdaging voor telescopen op de grond om details in dit gebied te onderscheiden. Dankzij de infraroodgevoeligheid van Webb Observatory kunnen wetenschappers echter de bovenste atmosfeer van Jupiter boven de beruchte Grote Rode Vlek in ongekend detail bestuderen.

De bovenste atmosfeer van Jupiter is het grensvlak tussen het magnetische veld van de planeet en de primaire atmosfeer. Hier zijn heldere, levendige beelden van het noorder- en zuiderlicht te zien, gevoed door vulkanisch materiaal dat wordt uitgezonden door Jupiters maan Io. Naarmate we echter dichter bij de evenaar komen, wordt de structuur van de bovenste atmosfeer van de planeet beïnvloed door binnenkomend zonlicht. Omdat Jupiter slechts 4% van het zonlicht ontvangt dat de aarde ontvangt, verwachtten astronomen dat dit gebied homogeen van aard zou zijn.

De Grote Rode Vlek van Jupiter werd in juli 2022 waargenomen door de Near-Infrared Spectrometer (NIRSpec) van het Webb Observatory, waarbij gebruik werd gemaakt van de mogelijkheden van de Integrated Field Unit van het instrument. De waarnemingen van het team voor vroege vrijlating probeerden te onderzoeken of dit gebied inderdaad zwak was, en het gebied boven de beroemde Grote Rode Vlek was een doelwit voor Webbs waarnemingen. Het team was verrast toen ze ontdekten dat de bovenste atmosfeer een verscheidenheid aan complexe structuren herbergt, waaronder donkere bogen en heldere plekken, over het hele gezichtsveld.

Webb’s NIRSpec-waarnemingen laten infraroodlicht zien dat wordt uitgezonden door waterstofmoleculen in de ionosfeer van Jupiter. Deze moleculen liggen meer dan 300 kilometer boven de stormwolken, waar zonlicht de waterstof ioniseert en de infraroodstraling stimuleert. In deze afbeelding laten de roodste kleuren zien dat waterstof wordt uitgestoten vanaf deze grote hoogten in de ionosfeer van de planeet. De blauwere kleuren tonen infraroodlicht van lagere hoogten, inclusief atmosferische wolkentoppen en de zeer prominente Grote Rode Vlek.
Jupiter bevindt zich ver van de zon en ontvangt daarom een ​​laag, uniform niveau van daglicht, wat betekent dat het grootste deel van het planeetoppervlak relatief zwak is bij deze infrarode golflengten – vooral vergeleken met de emissie van deeltjes nabij de polen, waar het magnetische veld van Jupiter is. bijzonder sterk. In tegenstelling tot de verwachtingen van de onderzoekers dat dit gebied homogeen van aard zou lijken, herbergt het een verscheidenheid aan complexe structuren, waaronder donkere bogen en heldere vlekken, over het hele gezichtsveld.
Auteursrecht: ESA/Web, NASA en CSA, b.v. Melin, M. Zamani (ESA/Web)

Verbazingwekkende ontdekkingen boven de Grote Rode Vlek

“We dachten dat dit gebied, misschien naïef, heel saai zou zijn”, zegt teamleider Henrik Melin van de Universiteit van Leicester in Groot-Brittannië. “Het is eigenlijk net zo interessant als het noorderlicht, zo niet interessanter. Jupiter blijft ons verrassen .” “.

Hoewel het licht uit dit gebied wordt aangedreven door zonlicht, suggereert het team dat er een ander mechanisme moet zijn dat de vorm en structuur van de bovenste atmosfeer verandert.

“Eén manier waarop deze structuur kan worden veranderd is door zwaartekrachtgolven – die lijken op golven die op het strand slaan en rimpelingen in het zand veroorzaken”, legt Henrik uit. “Deze golven worden diep in de turbulente lagere atmosfeer gegenereerd, rond de Grote Rode Vlek kunnen naar grote hoogten reizen.” En veranderingen in de structuur van de bovenste atmosfeer en de emissies ervan.

Waarnemingen en toekomstige implicaties

Het team legt uit dat deze atmosferische golven soms op aarde kunnen worden gedetecteerd, maar dat ze veel zwakker zijn dan die waargenomen door Webb op Jupiter. Het team hoopt in de toekomst ook daaropvolgende Webb-observaties van deze complexe golfpatronen uit te voeren om te onderzoeken hoe de patronen zich binnen de bovenste atmosfeer van de planeet verplaatsen en ons inzicht in het energiebudget in deze regio te vergroten en hoe de kenmerken in de loop van de tijd veranderen.

Deze bevindingen kunnen ook de ijzige manen van Jupiter, Juice, ondersteunen, die op 14 april 2023 gelanceerd werden. Juice zal gedetailleerde waarnemingen doen van Jupiter en zijn drie grote oceaanmanen: Ganymede, Callisto en Europa – Gebruik van een combinatie van teledetectie, geofysische en on-site tools. De missie zal deze manen karakteriseren als planetaire lichamen en potentiële habitats, de complexe omgeving van Jupiter diepgaand onderzoeken en het bredere Jupiter-systeem bestuderen als prototype voor gasreuzenplaneten in het hele universum.

Reflecties op de impact van het onderzoek

Deze waarnemingen werden gedaan als onderdeel van het Early Science Program nr. 1373: ERS-waarnemingen van het Jupiter-systeem vormen het bewijs van de capaciteiten van JWST op het gebied van de wetenschap van het zonnestelsel (Medeonderzoekers: I. de Pater, T. Fouchet).

“Dit ERS-voorstel is in 2017 geschreven”, vertelt teamlid Imke de Pater Universiteit van California, Berkeley“Een van onze doelen was om te onderzoeken waarom de temperatuur boven de Grote Rode Vlek zo hoog was, zoals recente waarnemingen destijds waren. NASA “De infraroodtelescoop heeft dit onthuld. Onze nieuwe gegevens lieten echter heel andere resultaten zien.”

Deze resultaten zijn gepubliceerd in Natuurlijke astronomie.

Referentie: “Ionosferische onregelmatigheden bij Jupiter waargenomen door de James Webb Telescoop” door Henrik Melin, J. O’Donoghue, L. Moore, T. S. Stallard, L. N. Fletcher, M. T. Roman, J. Harkett, O. R. T. King, M. Thomas en R Wang, B.I. Tiranti, K.L. Knowles, E.D. Pater, T. Foucher, P.H. Fry, M.H. Wong, B.J. Holler, R. Hueso, M.K. James, G.S. Orton, E. Mora, A. Sánchez LaVega, E. Lelouch, KD Clare , en M.R. Showalter, 21 juni 2024. Natuurlijke astronomie.
DOI: 10.1038/s41550-024-02305-9

Webb is de grootste en krachtigste telescoop die ooit in de ruimte is gelanceerd. In het kader van een internationale samenwerkingsovereenkomst leverde ESA de telescooplanceringsdienst, waarbij gebruik werd gemaakt van het Ariane 5-lanceervoertuig. In samenwerking met partners was ESA verantwoordelijk voor de ontwikkeling en kwalificatie van Ariane 5-modificaties voor de Webb-missie en voor de aankoop van de lanceerdienst door. Arianeruimte. ESA leverde ook de NIRSpec-spectrometer en 50% van het midden-infraroodinstrument Vrolijkdat is ontworpen en gebouwd door een consortium van nationaal gefinancierde Europese instituten (European MIRI Consortium) in samenwerking met… Laboratorium voor straalaandrijving en Universiteit van Arizona.

WEB is een internationaal partnerschap tussen NASA, de European Space Agency en de Canadian Space Agency (CSA).