Webb, Jüpiter’in Büyük Kırmızı Lekesi Üzerinde Beklenmedik Olayları Ortaya Çıkardı

Kullanmak James Webb Uzay Teleskobubilim insanları yukarıdaki bölgeyi gözlemlediler JüpiterDaha önce görülmemiş bir dizi özelliği keşfetmek için ‘nin ikonik Büyük Kırmızı Noktası’na gidin. Daha önce doğası gereği dikkat çekici olmadığı düşünülen bölge, çeşitli karmaşık yapılara ve aktivitelere ev sahipliği yapıyor.

Webb’in NIRSpec’inin son gözlemleri, özellikle Büyük Kırmızı Leke’nin üstünde, Jüpiter’in üst atmosferi hakkında şaşırtıcı ayrıntılar ortaya çıkardı ve yerçekimi dalgalarından etkilenen karmaşık yapıları gösterdi. Webb’in yüksek çözünürlüklü yetenekleri kullanılarak yakalanan bu bulgular, Jüpiter Buzlu Uyduları Gezgini (Juice) görevini destekleyebilir ve Jüpiter ve uyduları hakkındaki anlayışımızı geliştirebilir.

Jüpiter’in Atmosferinin Ortaya Çıkarılması

Jüpiter gece göğündeki en parlak nesnelerden biridir ve açık bir gecede kolayca görülebilir. Gezegenin kutup bölgelerindeki parlak kuzey ve güney ışıklarının yanı sıra, Jüpiter’in üst atmosferinden gelen parıltı zayıftır ve bu nedenle yer tabanlı teleskopların bu bölgedeki ayrıntıları ayırt etmesi zordur. Ancak, Webb’in kızılötesi duyarlılığı bilim insanlarının Jüpiter’in üst atmosferini kötü şöhretli Büyük Kırmızı Leke’nin üzerinde benzeri görülmemiş ayrıntılarla incelemesine olanak tanır.

Jüpiter’in üst atmosferi, gezegenin manyetik alanı ile alttaki atmosfer arasındaki arayüzdür. Burada, Jüpiter’in uydusu Io’dan fırlatılan volkanik malzemeyle beslenen kuzey ve güney ışıklarının parlak ve canlı görüntüleri görülebilir. Ancak, ekvatora daha yakın bir yerde, gezegenin üst atmosferinin yapısı gelen güneş ışığından etkilenir. Jüpiter, Dünya’ya gelen güneş ışığının yalnızca %4’ünü aldığı için, gökbilimciler bu bölgenin doğasının homojen olduğunu öngördüler.

Jüpiter’in Büyük Kırmızı Lekesi, Temmuz 2022’de Webb’in Yakın-Kızılötesi Spektrografı (NIRSpec) tarafından, aletin Integral Field Unit yetenekleri kullanılarak gözlemlendi. Ekibin Erken Yayın Bilim gözlemleri, bu bölgenin aslında donuk olup olmadığını araştırmayı amaçladı ve ikonik Büyük Kırmızı Leke’nin üzerindeki bölge, Webb’in gözlemleri için hedeflendi. Ekip, üst atmosferin, tüm görüş alanı boyunca karanlık yaylar ve parlak noktalar dahil olmak üzere çeşitli karmaşık yapılara ev sahipliği yaptığını keşfetmekten şaşırdı.

Webb NIRSpec gözlemleri, Jüpiter’in iyonosferindeki hidrojen molekülleri tarafından yayılan kızılötesi ışığı göstermektedir. Bu moleküller, Güneş’ten gelen ışığın hidrojeni iyonize ettiği ve bu kızılötesi emisyonu uyardığı fırtına bulutlarının 300 km üzerinde yer almaktadır. Bu görüntüde, daha kırmızı renkler gezegenin iyonosferindeki bu yüksek irtifalardan gelen hidrojen emisyonunu göstermektedir. Daha mavi renkler, atmosferdeki bulut tepeleri ve çok belirgin Büyük Kırmızı Leke dahil olmak üzere daha düşük irtifalardan gelen kızılötesi ışığı göstermektedir.
Jüpiter Güneş’ten uzaktır ve bu nedenle tekdüze, düşük seviyede gün ışığı alır, bu da gezegenin yüzeyinin çoğunun bu kızılötesi dalga boylarında nispeten sönük olduğu anlamına gelir – özellikle Jüpiter’in manyetik alanının özellikle güçlü olduğu kutuplara yakın moleküllerden gelen emisyonla karşılaştırıldığında. Araştırmacıların bu alanın doğası gereği homojen görüneceği beklentilerinin aksine, tüm görüş alanı boyunca karanlık yaylar ve parlak noktalar dahil olmak üzere çeşitli karmaşık yapılara ev sahipliği yapar.
Kaynak: ESA/Webb, NASA ve CSA, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb)

Büyük Kırmızı Leke’nin Üzerinde Şaşırtıcı Bulgular

“Bu bölgenin, belki de safça, gerçekten sıkıcı olacağını düşündük,” diye paylaştı Birleşik Krallık’taki Leicester Üniversitesi’nden ekip lideri Henrik Melin. “Aslında kuzey ışıkları kadar ilginç, hatta daha da ilginç. Jüpiter şaşırtmaktan hiç vazgeçmiyor.”

Bu bölgeden yayılan ışık güneş ışığıyla yönlendirilse de ekip, üst atmosferin şeklini ve yapısını değiştiren başka bir mekanizma olması gerektiğini öne sürüyor.

“Bu yapıyı değiştirebileceğiniz bir yol, yerçekimi dalgalarıdır – tıpkı bir plaja çarpan ve kumda dalgalanmalar yaratan dalgalar gibi,” diye açıkladı Henrik. “Bu dalgalar, Büyük Kırmızı Leke’nin etrafındaki türbülanslı alt atmosferin derinliklerinde üretilir ve yüksek irtifaya çıkarak üst atmosferin yapısını ve emisyonlarını değiştirebilirler.”

Gelecekteki Gözlemler ve Sonuçlar

Ekip, bu atmosferik dalgaların zaman zaman Dünya’da gözlemlenebileceğini, ancak bunların Webb tarafından Jüpiter’de gözlemlenenlerden çok daha zayıf olduğunu açıklıyor. Ayrıca, gelecekte bu karmaşık dalga desenlerinin takip eden Webb gözlemlerini yürütmeyi ve desenlerin gezegenin üst atmosferinde nasıl hareket ettiğini araştırmayı ve bu bölgenin enerji bütçesi ve özelliklerin zamanla nasıl değiştiğine dair anlayışımızı geliştirmeyi umuyorlar.

Bu bulgular, 14 Nisan 2023’te fırlatılan ESA’nın Jüpiter Buzlu Uyduları Araştırmacısı Juice’u da destekleyebilir. Juice, Jüpiter’in ve üç büyük okyanus taşıyan uydusunun – Ganymede, Callisto ve Avrupa – uzaktan algılama, jeofizik ve yerinde araçlardan oluşan bir paketle. Görev, bu uyduları hem gezegensel nesneler hem de olası yaşam alanları olarak nitelendirecek, Jüpiter’in karmaşık ortamını derinlemesine inceleyecek ve daha geniş Jüpiter sistemini Evren’deki gaz devleri için bir arketipi olarak inceleyecek.

Araştırmanın Etkisine İlişkin Düşünceler

Bu gözlemler Erken Salınım Bilimi programı #1373’ün bir parçası olarak yapıldı: JWST’nin Güneş Sistemi Bilimi için Yeteneklerinin Bir Göstergesi Olarak Jüpiter Sisteminin ERS Gözlemleri (Ortak Araştırmacılar: I. de Pater, T. Fouchet).

“Bu ERS teklifi 2017 yılında yazılmıştı,” diye paylaştı ekip üyesi Imke de Pater Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley“Amaçlarımızdan biri, Büyük Kırmızı Leke’nin üzerindeki sıcaklığın neden yüksek göründüğünü araştırmaktı, çünkü o zamanlar bu noktayla ilgili son gözlemler NASA Kızılötesi Teleskop Tesisi ortaya koymuştu. Ancak, yeni verilerimiz çok farklı sonuçlar gösterdi.”

Bu sonuçlar şu şekilde yayınlanmıştır: Doğa Astronomi.

Referans: Henrik Melin, J. O’Donoghue, L. Moore, TS Stallard, LN Fletcher, MT Roman, J. Harkett, ORT King, EM Thomas, R. Wang, PI Tiranti, KL Knowles, I. de Pater, T. Fouchet, PH Fry, MH Wong, BJ Holler, R. Hueso, MK James, GS Orton, A. Mura, A. Sánchez-Lavega, E. Lellouch, K. de Kleer ve MR Showalter tarafından yazılan “JWST tarafından gözlemlenen Jüpiter’deki iyonosferik düzensizlikler”, 21 Haziran 2024 Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-024-02305-9

Webb, uzaya fırlatılan en büyük ve en güçlü teleskoptur. Uluslararası bir iş birliği anlaşması kapsamında ESA, Ariane 5 fırlatma aracını kullanarak teleskobun fırlatma hizmetini sağladı. Ortaklarla birlikte çalışan ESA, Webb görevi için Ariane 5 uyarlamalarının geliştirilmesi ve nitelendirilmesinden ve Arianespace tarafından fırlatma hizmetinin tedarik edilmesinden sorumluydu. ESA ayrıca işgücü spektrografı NIRSpec’i ve orta kızılötesi enstrümanın %50’sini sağladı MİRİUlusal olarak finanse edilen Avrupa Enstitüleri konsorsiyumu (MIRI Avrupa Konsorsiyumu) ​​tarafından ortaklaşa tasarlanıp inşa edilen JPL ve Arizona Üniversitesi.

Webb, NASA, ESA ve Kanada Uzay Ajansı (CSA) arasındaki uluslararası bir ortaklıktır.