Танцы огней: загадки полярных сияний Юпитера в объективе телескопа Джеймс Уэбб
Космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST) предоставил астрономам беспрецедентные данные о полярных сияниях Юпитера, раскрывая новые детали их динамики и энергетики. Эти наблюдения стали возможными благодаря высокой чувствительности телескопа, особенно его камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam), которая позволила зафиксировать быстрые изменения в яркости и структуре сияний.
Юпитер, крупнейшая планета Солнечной системы, обладает мощными полярными сияниями, которые в сотни раз ярче и энергичнее земных. В отличие от Земли, где сияния в основном вызваны солнечными бурями, Юпитер имеет дополнительный источник заряженных частиц — вулканически активный спутник Ио. Частицы, выброшенные вулканами Ио, попадают в магнитосферу газового гиганта, ускоряются его магнитным полем и взаимодействуют с атмосферой, создавая интенсивные свечения.
В декабре 2023 года международная команда астрономов под руководством Джонатана Николса из Университета Лестера провела совместные наблюдения с JWST и космическим телескопом Хаббл (Hubble). Уникальность этого исследования заключалась в одновременной съемке в инфракрасном (JWST) и ультрафиолетовом (Hubble) диапазонах. Ожидалось, что данные двух телескопов будут коррелировать, однако результаты оказались неожиданными: самые яркие участки сияний, зафиксированные JWST, не имели аналогов в ультрафиолетовых снимках Хаббла.
Одним из ключевых открытий стала высокая изменчивость эмиссии тригидрогенного иона (H₃⁺), которая опровергла прежние представления о стабильности этого процесса. Кроме того, наблюдаемые яркие всплески требовали наличия большого количества низкоэнергетических частиц, что противоречит стандартным моделям взаимодействия магнитосферы и атмосферы. Ученые пока не могут объяснить этот феномен, но предполагают, что он может быть связан с неучтенными механизмами ускорения частиц или особенностями атмосферной химии Юпитера.
Для дальнейшего изучения этих аномалий команда планирует продолжить наблюдения с JWST, а также использовать данные зонда Юнона (Juno), который исследует Юпитер с 2016 года. Совместный анализ поможет уточнить распределение заряженных частиц и их влияние на атмосферу.
Кроме того, ожидается, что миссия JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) Европейского космического агентства, запущенная в 2023 году, внесет значительный вклад в понимание магнитосферы Юпитера и ее взаимодействия с ледяными лунами — Ганимедом, Каллисто и Европой.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Communications, подчеркивают важность мультидиапазонных наблюдений и междисциплинарного подхода в изучении планетарных атмосфер. Они также демонстрируют, что даже хорошо изученные явления, такие как полярные сияния, могут преподносить сюрпризы, требующие пересмотра существующих теорий.