Нове спостереження з космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST), здійснене 25 грудня 2023 року, зафіксувало раніше невідомі властивості полярних сяйв Юпітера. Астрономи з Університету Лестера, зокрема Джонатан Ніколс, зафіксували інфрачервоне світіння, яке «іскриться та пульсує» з неймовірною швидкістю. Це відкриття, опубліковане в журналі Nature Communications, змінює уявлення науковців про динаміку авроральних процесів на найбільшій планеті Сонячної системи, передає КРВ.медіа.
Що саме побачив JWST над полюсами Юпітера
Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST), запущений у 2021 році, працює в інфрачервоному спектрі та призначений для вивчення як далеких галактик, так і об’єктів Сонячної системи. Під час одного з сеансів спостереження 25 грудня 2023 року він зафіксував інфрачервоне випромінювання з північного та південного полюсів Юпітера — саме там постійно сяють найпотужніші аврори у Сонячній системі.
Аврора на Юпітері — це не видиме для ока світлове шоу, а теплове інфрачервоне світіння, яке «бачить» лише спеціалізована техніка. Саме це дозволило JWST виявити динамічні зміни інтенсивності аврори: вона «іскрилася та спалахувала» щосекунди. Дослідники очікували повільної зміни, але побачили несподівано часті варіації, що вказує на високодинамічний процес у верхній атмосфері Юпітера.
Як виникають полярні сяйва на Юпітері
Авроральні процеси на Юпітері мають схожий механізм із земними: заряджені частинки потрапляють у магнітосферу планети, прискорюються і спрямовуються до полюсів, де, стикаючись з атмосферними молекулами, створюють світіння.
Однак джерело цих частинок різне. Якщо на Землі основну роль відіграє сонячний вітер, то Юпітер має власне потужне джерело — супутник Іо. Іо, найактивніший вулканічний об’єкт у Сонячній системі, постійно викидає гази, головно діоксид сірки, які формують навколо планети кільце з плазми.
Плазма — це стан речовини, подібний до газу, але в якому частинки іонізовані, тобто мають електричний заряд. Саме така плазма утворює постійне джерело енергії для аврор Юпітера.
Роль триводневого катіону H₃⁺ у спостереженнях
Одним із ключових компонентів аврорального світіння на Юпітері є триводневий катіон H₃⁺ — іон, що складається з трьох атомів водню. Ця частинка формує характерне інфрачервоне світіння, яке телескоп JWST може детально спостерігати.
H₃⁺ відіграє роль «маркера» енергетичних процесів у верхній атмосфері: він дозволяє визначати температуру, щільність і динаміку аврори. Саме зміни в світінні H₃⁺ дали змогу науковцям побачити «пульсуючу» структуру авроральних поясів Юпітера.
Команда Університету Лестера об’єднала дані з JWST з результатами ультрафіолетових спостережень телескопа Hubble. Так вдалося отримати багатоспектральну картину, яка стала ключем до розуміння складної взаємодії частинок, полів і атмосфери Юпітера.
Що здивувало вчених у нових даних
Найбільше враження на дослідників справило те, що світіння в інфрачервоному діапазоні не відповідало очікуваному з ультрафіолетового. Аврора, яку видно JWST, була надзвичайно яскравою, хоча в діапазоні Hubble — доволі стриманою.
«Щоб пояснити таке поєднання інтенсивності, нам потрібна майже неможлива комбінація — велика кількість частинок з дуже низькою енергією», — прокоментував Джонатан Ніколс. — «Це як буря з дрібного дощу».
Така невідповідність вказує на нові або ще не вивчені механізми взаємодії частинок у магнітосфері Юпітера. Вірогідно, в системі відбуваються процеси, які наразі не описані жодною з наявних моделей.
Оскільки аврора на Юпітері є постійним явищем, спостереження за нею можна проводити регулярно. Саме це планує робити команда, використовуючи як JWST, так і інші інструменти на орбіті. Метою є створення більш повної моделі енергетичного балансу верхньої атмосфери планети.
Наступні етапи передбачають розширене комп’ютерне моделювання, щоб виявити, які саме джерела забезпечують настільки інтенсивне інфрачервоне світіння. Такі дослідження мають значення не лише для розуміння Юпітера, але й для загального уявлення про поведінку магнітосфер і атмосфер гігантських планет.
Раніше ми писали, що NASA показала зблизька астероїд Дональдджонсон
