ウェッブ、木星の大赤斑上空で予期せぬ現象を発見

使用して ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡科学者たちは上空の領域を観察しました 木星太陽の大赤斑で、これまで見たことのないさまざまな特徴を発見してください。 これまで自然界では目立たないと考えられていたこの地域には、さまざまな複雑な構造物やアクティビティが存在します。

ウェッブ望遠鏡による最近の観測により、木星の上層大気、特に大赤斑の上空について、重力波の影響を受ける複雑な構造が示された驚くべき詳細が明らかになりました。 ウェッブ望遠鏡の高解像度機能を使用して取得されたこれらの結果は、木星の氷の衛星 (ジュース) を探索するミッションをサポートし、木星とその衛星についての理解を深められる可能性があります。

木星の大気の検出

木星は夜空で最も明るい天体の 1 つであり、晴れた夜には簡単に見ることができます。 木星の極地にある明るい北光と南光は別として、木星の上層大気から発せられる光は弱いため、地上の望遠鏡がこの領域の詳細を識別するのは困難です。 しかし、ウェッブ天文台の赤外線感度により、科学者は悪名高い大赤斑の上にある木星の上層大気を前例のない詳細に研究することができます。

木星の高層大気は、木​​星の磁場と一次大気の間の境界面です。 ここでは、木星の衛星イオが放出する火山物質によって促進された、北と南の光の明るく鮮やかな表示が見られます。 しかし、赤道に近づくにつれて、惑星の上層大気の構造は入射する太陽光の影響を受けます。 木星は地球が受け取る太陽光の 4% しか受け取らないため、天文学者はこの地域が本質的に均一であると予想していました。

木星の大赤斑は、2022 年 7 月にウェッブ天文台の近赤外分光計 (NIRSpec) によって、同装置の統合フィールド ユニットの機能を使用して観測されました。 初期放出チームの観測では、この領域が本当に暗いかどうかを調査することが目的であり、有名な大赤斑の上の領域がウェッブの観測の対象となった。 研究チームは、高層大気が視野全体にわたって暗い弧や明るい点を含むさまざまな複雑な構造をホストしていることを発見して驚きました。

ウェッブ氏の NIRSpec 観測では、木星の電離層にある水素分子から放射される赤外線が示されています。 これらの分子は嵐の雲の上空 300 キロメートル以上にあり、そこで太陽光が水素をイオン化し、赤外線放射を刺激します。 この画像では、最も赤い色は、地球の電離層のこれらの高高度から放出されている水素を示しています。 青い色は、大気の雲の頂上や非常に目立つ大赤斑など、低高度からの赤外線を示しています。
木星は太陽から遠く離れた位置にあるため、低く均一なレベルの日光を受けています。これは、特に木星の磁場が存在する極近くの粒子の放射と比較すると、これらの赤外線波長では惑星の表面の大部分が比較的暗いことを意味します。特に強い。 この領域は本質的に均一に見えるだろうという研究者の予想に反して、視野全体にわたって暗いアークや明るいスポットを含むさまざまな複雑な構造が存在します。
著作権: ESA/Web、NASA および CSA、e. メリン、M. ザマニ (ESA/ウェブ)

大赤斑上空で驚くべき発見

英国レスター大学のチームリーダー、ヘンリック・メリン氏は、「私たちはおそらく素朴に、この地域は本当に退屈だろうと思っていた。実際、オーロラと同じくらい、あるいはそれ以上に興味深いものだ。木星は私たちを驚かせてくれる。 「」。

この領域からの光は太陽光によって引き起こされるが、研究チームは、上層大気の形状と構造を変化させる別のメカニズムが存在するに違いないと示唆している。

「この構造を変える方法の 1 つは重力波です。重力波は砂浜に打ち寄せる波のようなものです」とヘンリック氏は説明しました。高高度まで移動できるし、上層大気の構造とその放出も変化する。」

所見と今後の影響

研究チームは、こうした大気の波は地球上でも時々検出できるが、ウェッブが木星で観測した波よりもはるかに弱いと説明している。 研究チームはまた、将来的にこれらの複雑な波のパターンのウェッブ観測を実施して、パターンが惑星の上層大気内でどのように移動するかを調査し、この領域のエネルギー収支とその特徴が時間の経過とともにどのように変化するかについての理解を進めたいと考えている。

これらの発見は、2023年4月14日に打ち上げられたESAの木星の氷の衛星ジュースを裏付ける可能性もある。ジュースは木星とその海を含む3つの大きな衛星、ガニメデ、カリスト、 ヨーロッパ – リモート センシング、地球物理学的ツール、およびオンサイト ツールを組み合わせて使用​​します。 このミッションでは、これらの衛星を惑星体と潜在的な生息地として特徴づけ、木星の複雑な環境を深く調査し、宇宙全体の巨大ガス惑星のプロトタイプとしてより広範な木星系を研究します。

研究の影響についての考察

これらの観察は、初期科学プログラム No. 1373 の一部として行われました。 木星系のERS観測は、太陽系科学分野におけるJWSTの能力の証拠です (共同研究者: I. de Pater、T. Fouchet)。

「この ERS ​​提案は 2017 年に書かれたものです」とチームメンバーの Imke de Pater 氏は述べています。 カリフォルニア大学バークレー校「私たちの目標の 1 つは、当時の最近の観測結果のように、大赤斑の気温がなぜあんなに高温だったのかを調査することでした。 NASA 「赤外線望遠鏡施設がこれを明らかにしました。しかし、私たちの新しいデータはまったく異なる結果を示しました。」

これらの結果は、 自然天文学。

参考文献: 「James Webb Telescope によって観察された木星の電離層の不規則性」Henrik Melin、J. O’Donoghue、L. Moore、T. S. Stallard、L. N. Fletcher、M. T. Roman、J. Harkett、O. R. T. King、M. Thomas、R 著ワン、P.I.ティランティ、K.L.ノウルズ、E.D.ペイター、T.フーチャー、P.H.フライ、M.H.ウォン、P.J.ホラー、R. Hueso、M. K. James、J. S. Orton、E. Mora、A. Sánchez La Vega、E. Lelouch、K. D. Clare、および M. R. Showalter、2024 年 6 月 21 日。 自然天文学。
DOI: 10.1038/s41550-024-02305-9

ウェッブは、これまで宇宙に打ち上げられた中で最大かつ最も強力な望遠鏡です。 国際協力協定に基づき、ESA はパートナーと協力して、アリアン 5 ロケットを使用した望遠鏡打ち上げサービスを提供し、ウェッブ ミッション用のアリアン 5 改造の開発と認定、および打ち上げサービスの購入を担当しました。アリアンスペース。 ESA は、NIRSpec 分光計と中赤外線機器の 50% も提供しました。 陽気な、国が資金を提供するヨーロッパの研究機関のコンソーシアム (ヨーロッパ MIRI コンソーシアム) によって設計および構築されました。 ジェット推進研究室 そしてアリゾナ大学。

WEB は、NASA、欧州宇宙機関、およびカナダ宇宙機関 (CSA) 間の国際パートナーシップです。