Gazowy olbrzym i jego sekrety ujawniane przez teleskop Webba
Jowisz, największa planeta w Układzie Słonecznym, ma tak potężne pole magnetyczne, że jego interakcje z materią kosmiczną i pobliskimi ciałami nie przypominają ziemskich zórz polarnych. Na Ziemi owe światła są napędzane głównie przez wiatr słoneczny, podczas gdy na Jowiszu – poza oddziaływaniem wiatru słonecznego – olbrzymie znaczenie mają księżyce galileuszowe: przede wszystkim Io i Europa, które orbitują w polu magnetycznym planety i generują własne unikalne mini-zorze.
Czytaj też: NASA wystrzeliła rakiety w serce zorzy polarnej. Ta misja zmieni postrzeganie kosmosu
W ramach obserwacji towarzyszących programowi naukowemu, zespół badawczy pod kierownictwem Katie Knowles z Northumbria University zaplanował długi cykl skanowania północnej części Jowisza. W ciągu około 22 godzin teleskop wykonał serię obrazów, które pozwoliły nie tylko zobrazować zorze na niewidzianym wcześniej poziomie szczegółowości, lecz również poznać ich fizyczne właściwości. Chodziło o temperaturę i gęstość plazmy w miejscach, w których księżyce w zasadzie “dotykają” atmosfery planety.
Pierwsze w historii pomiary fizycznych właściwości zorzy w tym miejscu
Dotychczas badania zorzy na Jowiszu skupiały się głównie na tym, jak jasno świecą poszczególne jej części. Obserwacje z teleskopu Webba stanowią pierwszy przypadek, kiedy naukowcy mogli bezpośrednio określić temperaturę i gęstość jonów w pokazach świetlnych generowanych przez Io i Europę. Dzięki temu odkryto zjawiska, o jakich wcześniej nawet nie śniono: w obrębie “odcisków” Io astronomowie dostrzegli obszary, które są znacznie chłodniejsze, a zarazem znacznie gęstsze, niż reszta zorzy.
Typowe temperatury w górnej atmosferze Jowisza w rejonach auroralnych sięgają tysięcy stopni Kelvina. Jednak jedna z obserwowanych struktur, swego rodzaju lokalny zimny punkt w zorzy generowanej przez Io, miał temperaturę 538 K, czyli nieco ponad 260 stopni Celsjusza. Otaczające zorze były rzecz jasna znacznie gorętsze. W dodatku na tym samym obszarze odkryto trzykrotnie większe stężenie jonów H₃⁺ niż w głównych emisjach zorzy.
Czytaj też: Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba odkrył piekielną planetę. Otoczona atmosferą, która nie powinna istnieć
Tak ogromne różnice w gęstości i temperaturze sugerują, jakoby procesy napędzające te auroralne struktury były nie tylko ekstremalne, ale i bardzo zmienne w czasie krótszym niż kilka minut. To ogromne zaskoczenie: wcześniej uważano, że takie emisje zmieniają się raczej powoli, wraz z ruchem księżyców i ogólnymi zmianami w polu magnetycznym. Teraz okazuje się, iż intensywne strumienie elektronów bombardujących górne warstwy atmosfery Jowisza potrafią zmieniać swój charakter bardzo szybko, co było możliwe do uchwycenia dopiero dzięki wysokiej czułości instrumentów na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.
Źródło: Geophysical Research Letters, Northumbria University
