Zorza na Jowiszu jest dużo większa oraz setki razy jaśniejsza niż na Ziemi. Okazuje się, że "trzeszczy" i "syczy", zmieniając się w skali minut, a nawet sekund.
Zorze polarne powstają, gdy wysokoenergetyczne cząstki wchodzą w atmosferę planety w pobliżu jej biegunów magnetycznych i zderzają się z atomami lub cząsteczkami gazu. Ziemskie zorze są wywoływane przez burze słoneczne — gdy naładowane cząstki ze Słońca spadają na górne warstwy atmosfery, pobudzają gazy i powodują, że świecą one w odcieniach czerwieni, zieleni i fioletu.
Jowisz ma dodatkowe źródło zorzy polarnej: silne pole magnetyczne gazowego olbrzyma wyłapuje naładowane cząstki z otoczenia. Obejmuje to nie tylko cząstki naładowane w wietrze słonecznym, ale także te wyrzucane w przestrzeń kosmiczną przez krążący wokół niego księżyc Io, znany z licznych i dużych wulkanów. Wulkany Io wyrzucają cząstki, które uciekają przed grawitacją księżyca i orbitują wokół Jowisza. Nawałnica naładowanych cząstek uwalniana przez Słońce również dociera do planety, a duże i silne pole magnetyczne gazowego olbrzyma wychwytuje je wszystkie i przyspiesza do ogromnych prędkości. Cząstki uderzają w atmosferę planety z wysoką energią, co pobudza gaz i powoduje jego świecenie.
Wyjątkowe możliwości Webba pozwalają teraz lepiej zrozumieć zjawisko zorzy polarnej na Jowiszu - czułość teleskopu pozwala astronomom uchwycić szybko zmieniające się cechy. Nowe dane zostały zebrane za pomocą kamery NIRCam (Near-Infrared Camera) 25 grudnia 2023 r. przez zespół naukowców pod przewodnictwem Jonathana Nicholsa z University of Leicester w Wielkiej Brytanii.
Jaki to był prezent świąteczny – po prostu mnie powalił! – powiedział Nichols. Chcieliśmy zobaczyć, jak szybko zmieniają się zorze polarne, spodziewając się, że będą stopniowo pojawiać się i znikać, być może w ciągu kwadransa lub dłużej. Zamiast tego obserwowaliśmy, jak cały obszar zorzy pulsuje i pęka światłem, czasami zmieniającym się co sekundę.
Zespół badał w szczególności emisję kationu trójwodorowego (H3+), który może powstawać podczas zorzy polarnej. Naukowcy odkryli, że emisja ta jest o wiele bardziej zmienna, niż wcześniej sądzono. Obserwacje pomogą zrozumieć, w jaki sposób górna atmosfera Jowisza jest ogrzewana i chłodzona.
Zespół odkrył również w swoich danych pewne niewyjaśnione do tej pory obserwacje...
Te obserwacje stały się jeszcze bardziej wyjątkowe, ponieważ jednocześnie wykonaliśmy zdjęcia w ultrafiolecie za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a – dodał Nichols. Co dziwne, najjaśniejsze światło zaobserwowane przez Webba nie miało swojego odpowiednika na zdjęciach Hubble'a. To sprawiło, że drapiemy się po głowach. Aby uzyskać połączenie jasności widzianej zarówno przez Webba, jak i Hubble'a, musimy mieć kombinację dużych ilości bardzo niskoenergetycznych cząstek uderzających w atmosferę, co wcześniej uważano za niemożliwe. Nadal nie rozumiemy, jak to się dzieje.
Zespół planuje zbadać rozbieżność między danymi z Hubble'a i Webba oraz zbadać szersze implikacje dla atmosfery i środowiska kosmicznego Jowisza. Naukowcy zamierzają również kontynuować badania, wykorzystując więcej obserwacji Webba, które można porównać z danymi z sondy kosmicznej Juno, aby lepiej zbadać przyczynę zagadkowej jasnej emisji.
Wyniki badań opublikowano w maju w czasopiśmie Nature Communications.
Więcej:
- Tańczące światła obserwowane na Jowiszu (video)
- NASA's Webb Reveals New Details, Mysteries in Jupiter's Aurora
Opracowanie: Magda Maszewska
Źródło: ESA/Webb, Baltimore
Na ilustracji: Szczegóły zorzy polarnej na Jowiszu. Źródło: NASA, ESA, CSA, Jonathan Nichols (University of Leicester), Mahdi Zamani (ESA/Webb)
