ASTRONOMÍA. La atmósfera superior de Júpiter sorprende a los astrónomos

La atmósfera superior de Júpiter sorprende a los astrónomos

 

Nuevas observaciones de la Gran Mancha Roja de Júpiter han revelado que la atmósfera del planeta encima y alrededor de la infame tormenta es sorprendentemente interesante y activa. Este gráfico muestra la región observada por Webb: primero su ubicación en una imagen NIRCam de todo el planeta (izquierda) y la región misma (derecha), fotografiada por el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) de Webb. La imagen de NIRSpec está compuesta de seis imágenes de la Unidad de Campo Integral NIRSpec tomadas en julio de 2022, cada una de unos 300 kilómetros cuadrados, y muestra la luz infrarroja emitida por las moléculas de hidrógeno en la ionosfera de Júpiter. Estas moléculas se encuentran a más de 300 kilómetros por encima de las nubes de la tormenta, donde la luz del sol ioniza el hidrógeno y estimula esta emisión infrarroja. En esta imagen, los colores más rojos muestran la emisión de hidrógeno desde estas grandes altitudes en la ionosfera del planeta. Los colores más azules muestran luz infrarroja procedente de altitudes más bajas, incluidas las cimas de las nubes en la atmósfera y la muy prominente Gran Mancha Roja. Júpiter está distante del Sol y, por lo tanto, recibe un nivel bajo y uniforme de luz diurna, lo que significa que la mayor parte de la superficie del planeta es relativamente oscura en estas longitudes de onda infrarrojas, especialmente en comparación con la emisión de moléculas cercanas a los polos, donde el campo magnético de Júpiter es especialmente fuerte. Contrariamente a las expectativas de los investigadores de que esta área tendría un aspecto natural homogéneo, alberga una variedad de estructuras intrincadas, incluidos arcos oscuros y puntos brillantes, en todo el campo de visión. Fuente: ESA/Webb, NASA y CSA, equipo Júpiter ERS, J. Schmidt, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb)

25 junio 2024.- Utilizando el telescopio espacial James Webb de NASA/ESA/CSA, los científicos observaron la región sobre la icónica Gran Mancha Roja de Júpiter para descubrir una variedad de características nunca antes vistas. La región, que antes se creía que no tenía nada de especial, alberga una variedad de estructuras y actividades intrincadas.

Júpiter es uno de los objetos más brillantes del cielo nocturno y se ve fácilmente en una noche despejada. Aparte de las brillantes luces del norte y del sur en las regiones polares del planeta, el brillo de la atmósfera superior de Júpiter es débil y, por lo tanto, es un desafío para los telescopios terrestres discernir detalles en esta región. Sin embargo, la sensibilidad infrarroja de Webb permite a los científicos estudiar la atmósfera superior de Júpiter sobre la infame Gran Mancha Roja con un detalle sin precedentes.

La atmósfera superior de Júpiter es la interfaz entre el campo magnético del planeta y la atmósfera subyacente. Aquí se pueden ver las brillantes y vibrantes auroras boreales y australes, alimentadas por el material volcánico expulsado de la luna Io de Júpiter.

Sin embargo, más cerca del ecuador, la estructura de la atmósfera superior del planeta está influenciada por la luz solar entrante. Debido a que Júpiter recibe sólo el 4% de la luz solar que recibe la Tierra, los astrónomos predijeron que esta región sería de naturaleza homogénea.

La Gran Mancha Roja de Júpiter fue observada por el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) de Webb en julio de 2022, utilizando las capacidades de la Unidad de Campo Integral del instrumento. Las observaciones de Early Release Science del equipo intentaron investigar si esta región era realmente opaca, y la región sobre la icónica Gran Mancha Roja fue el objetivo de las observaciones de Webb.

El equipo se sorprendió al descubrir que la atmósfera superior alberga una variedad de estructuras intrincadas, incluidos arcos oscuros y puntos brillantes, en todo el campo de visión. Los resultados han sido publicados en Nature Astronomy .

Aunque la luz emitida desde esta región es impulsada por la luz solar, el equipo sugiere que debe haber otro mecanismo que altere la forma y estructura de la atmósfera superior.

Nuevas observaciones de la Gran Mancha Roja de Júpiter han revelado que la atmósfera del planeta encima y alrededor de la infame tormenta es sorprendentemente interesante y activa. Esta imagen muestra la región observada por el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) de Webb. Está cosido a partir de seis imágenes de la Unidad de Campo Integral NIRSpec tomadas en julio de 2022, cada una de alrededor de 300 kilómetros cuadrados. Las observaciones de NIRSpec muestran luz infrarroja emitida por moléculas de hidrógeno en la ionosfera de Júpiter. Estas moléculas se encuentran a más de 300 kilómetros por encima de las nubes de la tormenta, donde la luz del sol ioniza el hidrógeno y estimula esta emisión infrarroja. En esta imagen, los colores más rojos muestran la emisión de hidrógeno desde estas grandes altitudes en la ionosfera del planeta. Los colores más azules muestran luz infrarroja procedente de altitudes más bajas, incluidas las cimas de las nubes en la atmósfera y la prominente Gran Mancha Roja. Fuente: ESA/Webb, NASA y CSA, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb) CC BY 4.0 INT o Licencia estándar de la ESA

El equipo explica que estas ondas atmosféricas se pueden observar en ocasiones en la Tierra. Sin embargo, son mucho más débiles que los observados por Webb en Júpiter. También esperan realizar observaciones Webb de seguimiento de estos intrincados patrones de ondas en el futuro para investigar cómo se mueven los patrones dentro de la atmósfera superior del planeta y desarrollar nuestra comprensión del presupuesto energético de esta región y cómo las características cambian con el tiempo.

Estos hallazgos también pueden respaldar el explorador de lunas heladas de Júpiter de la ESA, Juice, que se lanzó el 14 de abril de 2023. Juice realizará observaciones detalladas de Júpiter y sus tres grandes lunas oceánicas (Ganimedes, Calisto y Europa) con un conjunto de sensores remotos. Instrumentos geofísicos e in situ.

La misión caracterizará estas lunas como objetos planetarios y posibles hábitats, explorará en profundidad el complejo entorno de Júpiter y estudiará el sistema más amplio de Júpiter como arquetipo de los gigantes gaseosos en todo el universo.

Estas observaciones se tomaron como parte del programa científico de publicación temprana #1373: Observaciones ERS del sistema joviano como demostración de las capacidades del JWST para la ciencia del sistema solar.

Más información: Henrik Melin et al, Ionospheric irregularities at Jupiter observed by JWST, Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02305-9