FORRÁS: INTERNATIONAL GEMINI OBSERVATORY/NOIRLAB/NSF/AURA, M.H. WONG (UC BERKELEY)
A Hawaii Maunakeán fekvő Gemini North teleszkóppal „szerencsés képalkotóként” ismert technikát használó kutatók összegyűjtötték a Jupiter legmagasabb felbontású képeit, amelyeket valaha a földről készítettek. Ezek a képek egy többéves közös megfigyelési program részét képezik a Hubble Űrtávcsővel, amely támogatja a NASA Juno küldetését.
A Gemini képei, összekapcsolva a Hubble és Juno megfigyelésekkel, azt mutatják, hogy a villámcsapások és az őket létrehozó legnagyobb viharrendszerek a nagy konvektív cellákban és azok körül alakulnak ki a mély vízjég és folyadék felhők felett. Az új megfigyelések azt is megerősítik, hogy a híres nagy vörös folt sötét foltai valójában hiányosságok a felhő burkolójában, és nem a felhő színének eltérései miatt. Három évig tartó képalkotó megfigyelések a Nemzetközi Gemini Megfigyelő Intézet, az NSF NOIRLab programjának felhasználásával, mélyen a Jupiter felhő tetejére mutattak rá. Az ultraéles Gemini infravörös képek kiegészítik a Hubble optikai és ultraibolya megfigyeléseit, valamint a Juno űrhajó rádiómegfigyeléseit, hogy új titkokat fedjenek fel az óriásbolygóval kapcsolatban.
"A Gemini-adatok kritikusak voltak, mert lehetővé tették számunkra, hogy rendszeres ütemtervvel mélyen megvizsgáljuk a Jupiter felhőit" - mondta Michael Wong, az UC Berkeley-ből, aki a kutatócsoportot vezette. „Nagyon hatékony technikát használtunk, amelyet szerencsés képalkotásnak hívunk” - tette hozzá Wong. A szerencsés képalkotás révén nagyszámú, nagyon rövid expozíciós képet kapunk, és csak a legélesebb képeket használjuk, ha a Föld légköre rövid ideig stabil. Az eredmény ebben az esetben a Jupiternek a legeredményesebb infravörös képe (4,7 μm) a földről. Wong szerint: "Ezek a képek riválissá teszik az űrből származó képet."
A Gemini North Near Infrared Imager (NIRI) lehetővé teszi a csillagászoknak, hogy mélyen bemerüljenek a Jupiter hatalmas viharjaiba, mivel a hosszabb hullámhosszú infravörös fény áthaladhat a vékony ködön, de a Jupiter légkörében található vastagabb felhők eltakarják. Ez „jack-o-lámpa” -hoz hasonló hatást hoz létre a képeken, ahol a Jupiter légkörének meleg, mély rétegei a bolygó vastag felhőtakarójának résein keresztül ragyognak.
A Gemini és Hubble által a Jupiterről készített, több hullámhosszú, sokféle hullámhosszúságú kép az elmúlt három évben elengedhetetlennek bizonyult a Juno-keringő megfigyeléseinek kontextusba helyezésében, valamint a Jupiter szélmintáinak, légköri hullámainak és ciklonjainak megértésében. A két távcső Junoval együtt megfigyelheti a Jupiter légkörét szél, gázok, hő és időjárási jelenségek rendszereként, lefedettséget és betekintést nyújtva, akárcsak az időjárási műholdak hálózata, amelyet a meteorológusok a Föld megfigyelésére használnak.
Óriási villámlások feltérképezése
A Jupiter felhőin áthaladó minden egyes középhaladásánál a Juno rádiójeleket észlelt, amelyeket erős villámhullámok, úgynevezett szferikék (rövid atmoszféra) és sípoló készültek (úgynevezett sípszó hang miatt, amelyet a rádióvevőkön okoznak). Ha lehetséges, Gemini és Hubble a Jupiterre összpontosított, és nagy felbontású, széles területű térképeket kaptunk az óriási bolygóról, hogy kiegészítsék a Juno megfigyeléseit.
A Juno műszerei meghatározták a szferikus és a sípoló jelek csoportjainak szélességi és hosszúsági koordinátáit. A több hullámhosszú Gemini és Hubble képeket használva a kutatók ezekben a helyeken kipróbálhatják a felhő szerkezetét. E három információ kombinálásával a kutatócsoport megállapította, hogy a villámcsapások és az azokat létrehozó legnagyobb viharrendszerek a nagy konvektív cellákban és azok körül alakulnak ki a mély vízjég és folyadék felhők felett.
"A tudósok követik a villámot, mivel ez a konvekció jelzője, a turbulens keverési folyamat, amely a Jupiter belső hőjét a látható felhő tetejére továbbítja" - magyarázta Wong. A villámlás legnagyobb koncentrációja, amelyet Juno látott, egy örvénylő viharból származott, amelyet úgynevezett „filamentáris ciklonnak” hívtak. A Gemini és Hubble képei a ciklon részleteit mutatják, feltárva, hogy ez egy magas, konvektív felhők csavart gyűjteménye, mély hézagokkal, amelyek pillantást vetnek a messze lent található vízfelhőkre.
"A villámforrások folyamatos tanulmányozása segít megérteni, hogy a Jupiter konvekciója mennyiben különbözik vagy hasonló a Föld légkörének konvekciójához" - kommentálta Wong.
Izzó tulajdonságok a Nagy Vörös Spotban
Miközben a gázipari óriás hiányát vizsgálta a felhőborításban, Gemini rámutatott egy lámpa fényére a Nagy Vörös Spotban, jelezve, hogy tiszta kilátás nyílik a mélyebb, melegebb légköri rétegekre.
"Hasonló jellemzők voltak már látva a Nagy Vörös Spotban - mondta a GPL-csoport csapattagja, Glenn Orton, a JPL -, de a látható fény megfigyelése nem tudta megkülönböztetni a sötétebb felhő anyagot és a vékonyabb felhőtakarót a Jupiter meleg belseje felett, tehát természetük megmaradt. egy rejtély."
A Gemini adataival ez a rejtély megoldódott. Ahol a Hubble látható képei sötét félkört mutatnak a Nagy Piros Spotban, a Gemini által infravörös fény alkalmazásával készített képek fényes ívvilágítással fedik fel a régiót. Ezt a Jupiter belső hőjéből származó infravörös fényt vastagabb felhők blokkolhatták, ám a Jupiter ködös légkörében őrizetlenül átjuthat. Azáltal, hogy ezeket a funkciókat fényes infravörös hotspotként látja, Gemini megerősíti, hogy hiányosságok vannak a felhőkben.
„Az északi Gemini NIRI a leghatékonyabb módja az Egyesült Államok és a Gemini partnerség kutatói számára, hogy ezen a hullámhosszon részletes Jupiter-térképeket kapjanak” - magyarázta Wong. Ikrek 500 kilométer (300 mérföld) felbontást értek el a Jupiternél. "Ebben a felbontásban a távcső képes megoldani egy Miami-ban egy autó két fényszóróját, New York City-ből nézve" - mondta Andrew Stephens, a Gemini csillagász, aki a megfigyeléseket vezette. [1]
"Ezek az összehangolt megfigyelések ismét bizonyítják, hogy az úttörő csillagászat lehetővé válik a Gemini távcsövek képességeinek és a földi és űrkutatás nélküli felszereléseknek a kombinálásával" - mondta Martin Still, a Nemzeti Tudományos Alapítvány csillagászati program igazgatója. Gemini amerikai finanszírozási ügynöksége. "A nemzetközi Gemini Partnerség nyílt hozzáférést biztosít a nagy távcsövek gyűjtőfelületének, a rugalmas ütemezés és a cserélhető eszközök széles választéka számára."
Megjegyzések
[1] Ez megegyezik a Gemini infravörös „szerencsés képalkotó” megfigyeléseinek 0,13 ív-másodpercig történő szögfelbontásával.
Több információ
Az eredményeket az Astrophysical Journal Supplement Series 2020 április számában tették közzé.
Mivel értékeik vannak a folyamatban lévő és jövőbeli kutatások szempontjából, Wong a feldolgozott Gemini és Hubble-adatokat más kutatók számára hozzáférhetővé teszi a Mikulski Űrtávcsövek Archívumán (MAST) keresztül, a Maryland-i Baltimore-i Űrtávcső Tudományos Intézetében.
A kiadványcsoport tagjai: Michael H. Wong (Kaliforniai Egyetem, Berkeley), Amy A. Simon (a NASA Goddard Űrközpontja), Joshua W. Tollefson és Imke de Pater (Kaliforniai Egyetem, Berkeley), Megan N. Barnett (Chicagói Egyetem), Andrew I. Hsu (Kaliforniai Egyetem, Berkeley), Andrew W. Stephens (az északi Gemini Obszervatórium), Glenn S. Orton (a Kaliforniai Technológiai Intézet sugárhajtómű-laboratóriuma), Scott W. Fleming (űr Távcső tudományos intézet), Charles Goullaud (Kaliforniai Egyetem, Berkeley), William Januszewski és Anthony Roman (Űrtávcső tudományos intézet), Gordon L. Bjoraker (NASA Goddard Űrrepülési Központ), Sushil K. Atreya (Michigan Egyetem), Alberto Adriani (Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali) és Leigh N. Fletcher (Leicesteri Egyetem).
- A hozzászóláshoz regisztráció és bejelentkezés szükséges