Webb, 3.000 Mil Genişliğinde Yoğun Jet Akışını Ortaya Çıkarıyor

NASA‘S James Webb Uzay Teleskobu yüksek hızlı bir jet akımı keşfetti JüpiterAtmosferi saatte 320 mil hızla hareket ediyor ve ana bulut güvertesinin 15 ila 30 mil yukarısında yer alıyor. 3.000 milden fazla genişliğe sahip bu jet akışı, aşağıdaki görünür bulut katmanlarından çok daha hızlıdır ve Jüpiter’in atmosferik dinamikleri hakkındaki karmaşık ayrıntıları ortaya çıkarır.

Jüpiter’de Yüksek Hızlı Jet Akımının Keşfi

NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu, Jüpiter’in atmosferinde, altındaki görünür bulut katmanlarından iki kat daha hızlı esen, Dünya’da görülenleri çok aşan rüzgar kesmeleri yaratan, hızlı hareket eden bir jet akımı keşfetti.

Saatte 320 mil (saatte 515 kilometre) hızla ilerleyen ve 3.000 milden (4.800 kilometre) daha geniş olan yüksek hızlı jet akımı, Jüpiter’in ekvatorunun üzerinde, Jüpiter’in ekvatorundan 15 ila 30 mil (25 ila 50 kilometre) yukarıda oturuyor. optik fotoğraflardan tanıdık gelen ana bulut güvertesi.

NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun NIRCam’inden (Yakın Kızılötesi Kamera) alınan Jüpiter’in bu görüntüsü, kızılötesi ışıkta görkemli gezegenin çarpıcı ayrıntılarını gösteriyor. Bu görüntüde parlaklık yüksek rakımı gösterir. Çok sayıda parlak beyaz “nokta” ve “çizgi” muhtemelen yoğun konvektif fırtınaların çok yüksek irtifadaki bulut tepeleridir. Bu görüntüde kırmızı renkte görünen kutup ışıkları, gezegenin hem kuzey hem de güney kutuplarının üzerinde daha yüksek rakımlara kadar uzanıyor. Buna karşılık, ekvator bölgesinin kuzeyindeki koyu şeritler çok az bulut örtüsüne sahiptir. Webb’in Temmuz 2022’deki Jüpiter görüntülerinde, araştırmacılar yakın zamanda Jüpiter’in ekvatorunun üzerinde, ana bulut katmanlarının üzerinde, saatte 320 mil (saatte 515 kilometre) hızla giden dar bir jet akımı keşfettiler. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Paris Gözlemevi), Leigh Fletcher (Leicester Üniversitesi), Michael H. Wong (UC Berkeley), Joseph DePasquale (STScI)

Hubble Gözlemleriyle Karşılaştırma

NASA’nın gözlemlerine dayanarak Hubble uzay teleskobuGörünür bulut katmanındaki rüzgarlar yaklaşık 180 mil/saat (250 km/saat) hızla esmektedir. Dergide yakın zamanda yayınlanan bulguları açıklayan makalenin başyazarı Ricardo Hueso’ya göre bu, görünür bulutların üzerindeki her kilometrede rüzgar hızının saatte 7 ila 10 kilometre arttığı anlamına geliyor. Doğa Astronomi.

Şaşırtıcı Bir Vahiy

İspanya’nın Bilbao kentindeki Bask Ülkesi Üniversitesi’nden Hueso, “Bu bizi tamamen şaşırtan bir şey” dedi. “Jüpiter’in atmosferinde her zaman bulanık puslar olarak gördüğümüz şey, artık gezegenin hızlı dönüşünü takip edebildiğimiz ve Jüpiter’in ekvatorunda bulut seviyesinde bulunan tipik hızlardan çok daha hızlı hareket edebildiğimiz net özellikler olarak görünüyor.”

NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun NIRCam’ini (Yakın Kızılötesi Kamera) kullanan araştırmacılar, Jüpiter’in ekvatorunun üzerinde, ana bulut katmanlarının üzerinde oturan yüksek hızlı bir jet akımı keşfettiler. Araştırmacılar, Jüpiter’in bulut tepelerinin yaklaşık 12-21 mil (20-35 kilometre) üzerindeki yükseklikler arasında gözlem yapan 2,12 mikron dalga boyunda, birkaç rüzgar makası veya rüzgar hızının yükseklik veya mesafeye göre değiştiği alanlar tespit etti. jeti takip et. Bu görüntü, Jüpiter’in ekvator bölgesi çevresindeki, gezegenin bir dönüşü arasında (10 saat) jet akımının hareketinden çok açık bir şekilde etkilenen bazı özellikleri vurgulamaktadır. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Paris Gözlemevi), Leigh Fletcher (Leicester Üniversitesi), Michael H. Wong (UC Berkeley), Joseph DePasquale (STScI)

Bu jet akışının keşfi, Jüpiter’in ünlü çalkantılı atmosferinin katmanlarının birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğine ve Webb teleskopunun (Webb) bu ​​özellikleri nasıl benzersiz bir şekilde takip edebildiğine dair içgörü sağlıyor.

Webb’in Gelişmiş Görüntüleme Teknikleri

Jüpiter’in yeni görüntüleri, Erken Yayın Bilimi (ERS) programının bir parçası olarak Temmuz 2022’de Webb’in NIRCam (Yakın Kızılötesi Kamera) tarafından yakalandı. Jüpiter sisteminin ERS gözlemleri, astronomi profesörü Imke de Pater tarafından ortaklaşa yürütülüyor. Kaliforniya Üniversitesi, Berkeleyve Paris Gözlemevi’nden Thierry Fouchet.

Jüpiter’in atmosferindeki bölgesel rüzgarların genel yapısı, görünür dalga boylarındaki gözlemlerden (beyaz profil) ve çalışmada kullanılan farklı filtrelerden (renkli çizgiler) yeniden oluşturulmuştur. Arka plan görüntüsü, üstteki bulanıklığa duyarlı JWST görüntülerinin renk kombinasyonudur. Sağdaki görüntü, ekvator bölgesinin üzerindeki merkezi dar jetin yakından görünüşüdür. Katkıda bulunanlar: NASA/ESA/CSA ve Jüpiter Erken Yayın Bilim ekibi

“Çeşitli yer tabanlı teleskoplar, NASA’nın Juno ve Cassinive NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu Jovian sisteminin değişen hava koşullarını gözlemledi, Webb halihazırda Jüpiter’in halkaları, uyduları ve atmosferi hakkında yeni bulgular sağladı” dedi de Pater.

NIRCam, Jüpiter’in görüntülerini 10 saat arayla (bir Jüpiter günü) dört farklı filtreyle elde etti; bunların her biri, Jüpiter’in atmosferinin farklı yüksekliklerindeki küçük özelliklerdeki değişiklikleri benzersiz bir şekilde tespit edebildi. Rüzgâr hızı, bulutlar gibi küçük özelliklerin (büyük olasılıkla Jüpiter’in atmosferine özgü fotokimyasal pus parçacıklarıyla karışmış amonyak buzu) hareketi takip edilerek hesaplandı.

UC Berkeley ortak yazarı Michael Wong, “Webb ve Hubble’ın farklı dalga boylarının fırtına bulutlarının üç boyutlu yapısını ortaya çıkaracağını biliyorduk, ancak aynı zamanda fırtınaların ne kadar hızlı geliştiğini görmek için verilerin zamanlamasını da kullanabildik” dedi. Jovian sistemi ERS programının ortak araştırmacısı.

Jüpiter’in katmanlı bir atmosferi var ve bu çizim, Webb’in daha önce olduğundan daha yüksek katmanlardan bilgi toplama konusunda nasıl benzersiz bir yeteneğe sahip olduğunu gösteriyor. Bilim adamları, yüksek hızlı jeti izole etmek amacıyla Jüpiter’in atmosferinin farklı katmanlarındaki rüzgar hızlarını belirlemek için Webb’i kullanabildiler. Jüpiter’in gözlemleri, burada belirtilen üç farklı filtreyle 10 saat arayla veya bir Jüpiter gününde alınmıştır; her biri, Jüpiter’in atmosferinin farklı yüksekliklerindeki küçük özelliklerdeki değişiklikleri benzersiz bir şekilde tespit edebilmektedir. Katkı Sağlayanlar: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Paris Gözlemevi), Leigh Fletcher (Leicester Üniversitesi), Michael H. Wong (UC Berkeley), Andi James (STScI)

Stratosferik Olaylara İlişkin Bilgiler

Yüksek hızlı jet akışı, Jüpiter’de onlarca yıldır gözlemlenen karmaşık bir olgunun derin bir karşılığı olabilir. Satürnve Dünya: bu gezegenlerin atmosferlerinin çok üzerindeki stratosferde meydana gelen sıcaklık ve rüzgarların düzenli salınımları. Jüpiter’de, görünür bulut katmanının 30 ila 150 kilometre üzerindeki bu ekvatoral termal salınımlar, dört ila altı yıllık bir periyodikliğe sahiptir.

Birleşik Krallık’taki Leicester Üniversitesi’nden ekip üyesi Leigh Fletcher, “Jüpiter’in ekvatoral stratosferinde, bulutlardaki rüzgarlardan ve bu dalga boylarında ölçülen puslardan çok daha yüksekte, karmaşık ama tekrarlanabilir bir rüzgar ve sıcaklık modeli var” dedi. “Eğer bu yeni jetin gücü bu salınımlı stratosferik yapıya bağlıysa, jetin önümüzdeki iki ila dört yıl içinde önemli ölçüde değişmesini bekleyebiliriz. Gelecek yıllarda bu teoriyi test etmek gerçekten heyecan verici olacak.”

Webb teleskopu ve Hubble Uzay Teleskobu tarafından ölçülen rüzgar hızlarının ayrıntıları (saniyede metre cinsinden). Katkıda bulunanlar: MH Wong, UC Berkeley; R. Hueso, Bask Ülkesi Üniversitesi; NASA; ESA; CSA; STScI; I. de Pater, UC Berkeley; T. Fouchet, Paris Gözlemevi; L. Fletcher, Leicester Üniversitesi

Jüpiter’in Bölgesel Jetlerini Anlamak

Hueso, jetlerin hem Jüpiter hem de Satürn’ün atmosferlerinin ana özelliklerinden biri olduğunu belirtti. Enlem ile o kadar mükemmel bir şekilde hizalanmışlardır ki bunlara bölgesel jetler denir. Bu bölgesel hizalanmalar gezegenlerin hızlı dönüşlerinin bir sonucudur (hem Jüpiter hem de Satürn’ün dönüş periyodu yaklaşık 10 saattir), bu da Coriolis kuvvetleri ile basıncın enlemsel değişimleri arasında bir denge ile sonuçlanır.

Jüpiter ve Satürn’de jetler çoğunlukla zaman açısından sabittir; yıllar ve on yıllar boyunca bulut seviyesinde sadece küçük değişiklikler gözlemlenmiştir.

Wong, “Bana göre heyecan verici olan şey, JWST’den önce kimsenin bu dar, yüksek hızlı jeti beklememesiydi” dedi. “Satürn’de buna benzer bir dar jet olduğunu biliyorduk, bu nedenle Jüpiter’de benzer bir özelliğin keşfedilmesi, Jüpiter jetinin farklı bir oluşum mekanizmasına sahip olduğu ortaya çıksa bile, iki dev gezegenin yeni karşılaştırmalı çalışmalarına olanak sağlayacaktır.”

Webb’in Gelişmiş Görüntüleme Yetenekleri

Aralarında de Pater ve Wong’un da bulunduğu gökbilimciler, devasa fırtınaların ve amonyak buz bulutlarının bulunduğu gezegenin atmosferinin daha alt, daha derin katmanlarını incelemek için yer ve uzay tabanlı teleskopları kullanarak Jüpiter’i mikrodalga, kızılötesi, görünür ve ultraviyole dalga boylarında uzun süredir gözlemliyorlar. Webb’in cihazları yakın kızılötesine öncekinden daha uzak bakıyor ve Jüpiter’in bulut tepelerinin yaklaşık 15 ila 30 mil (25 ila 50 kilometre) yukarısındaki atmosferin daha yüksek katmanlarına duyarlı.

Dolayısıyla, daha önceki yakın kızılötesi görüntülerde bu yüksek irtifa bulanıklıkları, ekvatoral bölge üzerindeki artırılmış parlaklıkla genellikle bulanık görünse de, Webb parlak puslu bantlar içindeki daha ince ayrıntıları çözebiliyor.

Bu keşif hakkında daha fazla bilgi için:

Referans: Ricardo Hueso, Agustín Sánchez-Lavega, Thierry Fouchet, Imke de Pater, Arrate Antuñano, Leigh N. Fletcher, Michael H. Wong, Pablo Rodríguez-Ovalle, “JWST tarafından JWST tarafından gözlemlenen Jüpiter’in alt stratosferinde yoğun, dar bir ekvator jeti”, Lawrence A. Sromovsky, Patrick M. Fry, Glenn S. Orton, Sandrine Guerlet, Patrick GJ Irwin, Emmanuel Lellouch, Jake Harkett, Katherine de Kleer, Henrik Melin, Vincent Hue, Amy A. Simon, Statia Luszcz-Cook ve Kunio M .Sayanagi, 19 Ekim 2023, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-02099-2