Вебб відкриває нові таємниці в полярних сяйвах на Юпітері

Космічний телескоп Джеймса Вебба зафіксував нові деталі полярних сяйв на найбільшій планеті Сонячної системи. Танцюючі вогні, що спостерігаються на Юпітері, в сотні разів яскравіші за ті, що ми бачимо на Землі. Завдяки високій чутливості “Вебба” астрономи вивчають ці явища, щоб краще зрозуміти магнітосферу Юпітера.

Полярні сяйва. Природа явища

Полярні сяйва виникають, коли високоенергетичні частинки входять в атмосферу планети поблизу її магнітних полюсів і зіштовхуються з атомами газу. Полярні сяйва на Юпітері не лише величезні за розміром, але й у сотні разів енергійніші, ніж полярні сяйва на Землі.

На нашій планеті полярні сяйва спричинені сонячними бурями – коли заряджені частинки падають на верхні шари атмосфери, збуджують гази і змушують їх світитися червоним, зеленим і фіолетовим кольорами.

Тим часом Юпітер має додаткове джерело для своїх полярних сяйв: сильне магнітне поле газового гіганта притягує заряджені частинки з навколишнього середовища. Сюди входять не лише заряджені частинки сонячного вітру, але й частинки, що викидаються в космос його супутником Іо, відомим своїми численними і великими вулканами.

Вулкани Іо вивергають частинки, які, як не дивно, уникають гравітації Місяця і летять на орбіту Юпітера. Шквал заряджених частинок, випущених Сонцем під час сонячних бурь, також досягає планети. Велике і потужне магнітне поле Юпітера вловлює заряджені частинки і розганяє їх до величезних швидкостей. Ці швидкі частинки врізаються в атмосферу планети на високих енергіях, що збуджує газ і змушує його світитися.

Що дає Вебб

Тепер унікальні можливості Вебба дозволяють по-новому поглянути на полярні сяйва на Юпітері. Чутливість телескопа дозволяє астрономам збільшувати витримку, щоб зафіксувати полярні сяйва, які швидко змінюються. Нові дані були отримані за допомогою ближньої інфрачервоної камери Вебба (NIRCam) наприкінці 2023 року групою вчених на чолі з Джонатаном Ніколсом з Лестерського університету у Великій Британії.

“Ми хотіли побачити, як швидко змінюється полярне сяйво, очікуючи, що воно буде повільно згасати і зникати, можливо, протягом чверті години або близько того. Натомість ми спостерігали, як вся авроральна область шипіла і спалахувала світлом, іноді змінюючись щосекунди”, – каже Ніколс.

Дані команди показали, що випромінювання іона триводню, відомого як H3+, є набагато більш мінливим, ніж вважалося раніше. Ці спостереження допоможуть вченим краще зрозуміти, як нагрівається та охолоджується верхня атмосфера Юпітера.

Таємничі дані

Команда також виявила деякі досі незрозумілі спостереження у своїх даних. При чому вчені одночасно робили знімки в ультрафіолетовому діапазоні за допомогою космічного телескопа Габбла.

“Дивно, але найяскравіше світло, яке спостерігав Вебб, не мало реального аналога на знімках Габбла… Ми досі не розуміємо, як це відбувається”, – додає Ніколс.

Тепер команда планує вивчити цю розбіжність між даними Габбла і Вебба та дослідити ширші наслідки для атмосфери і космічного середовища Юпітера. Вони також мають намір продовжити це дослідження за допомогою додаткових спостережень Вебба, які вони зможуть порівняти з даними космічного апарату НАСА “Юнона”, щоб краще дослідити причину загадкового яскравого випромінювання.

Ці дані також допоможуть досліднику крижаних супутників Юпітера Juice, який прямує до Юпітера для детальних спостережень за гігантською газовою планетою і її трьома великими супутниками, що несуть океани – Ганімедом, Каллісто і Європою.

“Джус” подивиться на полярні сяйва Юпітера за допомогою семи унікальних наукових інструментів, включаючи два тепловізори. Ці вимірювання зблизька допоможуть вченим зрозуміти, як взаємодіють магнітне поле та атмосфера планети, а також вплив заряджених частинок з Іо та інших супутників на атмосферу Юпітера.