A Jupiter lesz a jövőre induló szuper-űrtávcső egyik legelső célpontja

3146

A római főistenről elnevezetett bolygónak, a Jupiternek saját kis rendszere van: a körülötte keringő holdak mozgása győzte meg Galileo Galileit a 17. század elején, hogy nem a Föld a Világegyetem középpontja. Több mint 400 évvel később a NASA James Webb-űrteleszkópja teljes kapacitásával a Jupiter és holdjai felé fog fordulni.

A Cassini űrszonda felvételén úgy látszik, mintha az Io hold közel lenne a Jupiterhez, pedig nagyjából 422 ezer kilométerre kering a gázóriástól. (Forrás: NASA/JPL/University of Arizona)

Egy több mint 40 főből álló kutatócsoport Imke de Pater (University of California, Berkeley) és Thierry Fouchet (Observatoire de Paris) vezetésével nagyratörő megfigyelési programot dolgozott ki, amely a Webb-űrtávcső első tudományos megfigyeléseire fog épülni a Naprendszerben. A kutatás a Webb Early Release Science (ERS) program keretében valósul meg, amely a kiválasztott projektek számára a teleszkóp küldetésének korai szakaszára biztosít megfigyelési időt. A program így lehetővé teszi a kutatóknak, hogy megtanulják a leghatékonyabban kihasználni a Webb képességeit, miközben tudományos eredményeket produkálnak. A 2021-ben elinduló James Webb-űrteleszkóp lesz a világ első számú űrcsillagászati obszervatóriuma, amely a NASA, az Európai Űrügynökség (ESA) és a Kanadai Űrügynökség partnerségében valósul meg.

„Nagy kihívást jelentő kísérlet lesz.” – mondta de Pater. „A Jupiter nagyon fényes, a Webb műszerei pedig nagyon érzékenyek. Megfigyelni mind a fényes bolygót, mind pedig a halványabb gyűrűket kiváló teszt lesz, hogy megtudjuk, mit hozhatunk ki a Webb innovatív technológiájából.”

A Jupiter

Az űrtávcső műszereinek beállításához a csillagászoknak számításba kell venniük a fényes Jupiter forgását is, mivel a bolygón egy nap csupán 10 órán át tart. Több képből kell összeállítani egy mozaikot, hogy egy bizonyos területet, például a Nagy Vörös Folt elnevezésű vihart egyben láthassunk, ez pedig nem egyszerű feladat, ha a vizsgált objektum közben mozog. Sok távcső vizsgálta már a Jupitert és annak viharait, de a Webb-űrtávcső nagy tükre és korszerű műszerei új adatokkal fognak szolgálni róluk.

Viharciklonok a Jupiter északi pólusánál a NASA Juno űrszondájának infravörös felvételén. (Forrás: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM)

„Tudjuk, hogy a Nagy Vörös Folt felett a légkör alacsonyabb hőmérsékletű, mint a Jupiter más vidékein, de nagyobb magasságokban, a mezoszférában már melegebbnek látszik. A Webb-űrtávcsővel ezt a jelenséget is megfigyeljük.” – mondta de Pater.

A távcső a bolygó poláris régiója fölött is megvizsgálja a légkört. Ezen a területen fedezett fel a Juno űrszonda cikloncsoportokat. A Webb spektroszkópiai adatai sokkal részletesebb információkkal fognak szolgálni a szelekről, a felhőket alkotó részecskékről, a gáz összetételéről és a hőmérsékletről, mint a korábbi megfigyelések.

A Jupiter rendszerének megfigyelései hasznosak lesznek a Naprendszer óriásbolygóinak későbbi vizsgálatakor. A kutatócsoport feladata lesz az is, hogy a Webb-űrtávcsövet használva kidolgozzanak egy olyan együttműködést, amelyet később más kutatók is alkalmazhatnak.

A gyűrűk

A Naprendszer mind a négy gázóriásának vannak gyűrűi, de a Szaturnusz gyűrűi a leglátványosabbak. A Jupiter gyűrűrendszere három részből áll: egy főgyűrűből, azon belül a halóból, ami olyan alakú, mint egy kétszeresen domború lencse, valamint egy kettős, legkülső gyűrűből. A Jupiter gyűrűrendszere rendkívül halvány, mert a gyűrűket alkotó részecskék olyan aprók és olyan ritkásan helyezkednek el, hogy kevés fényt vernek vissza. A fényes bolygóhoz képest gyakorlatilag nem is látszanak, így megfigyelésük kihívást jelent.

„A Webb műszereit a képességükhöz mérten a lehető legjobban kihasználjuk, hogy egyedülálló megfigyeléseket végezzünk.” – mondta Michael Wong (University of California, Berkeley). A kutatócsoport olyan stratégiákat fog kidolgozni, amelyekkel a csillagászok megküzdhetnek a Jupiter rendszerének eltérő fényességeivel – ez talán azokat is fogja segíteni, akik a fényes csillagok körül keringő exobolygókat vizsgálják.

A NASA Galileo űrszondájának képe a Jupiter gyűrűrendszeréről, beleértve a diffúz külső gyűrűt is. (Forrás: NASA/JPL/Cornell University)

A kutatók a gyűrűket is meg fogják figyelni. De Pater szerint lehetnek eddig fel nem fedezett, rövid életű, apróbb holdak a dinamikus gyűrűrendszerben, és üstökösök becsapódásakor keletkezett lehetséges fodrozódások, hasonlóan azokhoz, amelyeket a Shoemaker-Levy 9 üstökös becsapódása okozott 1994-ben.

A Ganymede

A jeges Ganymede hold számos jellemzője lenyűgözi a csillagászokat. Amellett, hogy ez a Naprendszer legnagyobb holdja, és még a Merkúr bolygónál is nagyobb, ez az egyetlen hold, amelyről tudjuk, hogy saját mágneses tere van. A kutatócsoport meg fogja vizsgálni a Ganymede légkörének legkülső rétegeit, az exoszféráját, hogy jobban megismerjük a hold és a Jupiter mágneses terében lévő részecskék kölcsönhatásait.

Arra is van bizonyíték, hogy a Ganymede vastag jégfelszíne alatt folyékony, sós vízű óceán rejtőzhet, amelyet a Webb a felszíni sók és más vegyületek spektroszkópiai vizsgálatával fog elemezni. A Ganymede felszínének tanulmányozása során a kutatók értékes tapasztalatokat szerezhetnek a Naprendszer jeges holdjainak vizsgálatához, amelyekről szintén úgy gondolják, hogy felszín alatti óceánt rejtenek, így a Szaturnusz Enceladus holdja, valamint a Jupiter egy másik holdja, az Europa kutatásához is.

A NASA Webb-űrtávcsöve a szerelőcsarnokban. (Forrás: NASA/Chris Gunn)

Az Io

A Ganymede szöges ellentéte egy másik hold, az Io, amit szintén tanulmányozni fog a kutatócsoport. Az Io aktív vulkanikus világ. Dinamikus felszínét több száz hatalmas tűzhányó tarkítja, amelyek mellett a földi vulkánok eltörpülnek, de olvadt lávából álló tavakat és megszilárdult lávával borított „árterületeket” is találunk rajta. A csillagászok a Webb-űrtávcsővel tervezik megvizsgálni az Io vulkánjainak a hold légkörére gyakorolt hatásait.

„Még mindig keveset tudunk az Io légköri hőmérséklet-eloszlásáról, mivel nincsenek adataink, amelyekkel megismerhetjük a hőmérsékletet a különböző magasságokban.” – mondta de Pater. „A Földön természetes, hogy ha felmászunk egy hegyre, a levegő hűvösebb lesz – vajon így van ez az Ión is? Egyelőre nem tudjuk, de a Webb segíthet kideríteni.”

Egy másik rejtély, amit a Webb vizsgálni fog, a „rejtőzködő vulkánok” jelenléte, amelyek gázkilövellését nem kíséri fényvisszaverő por, amit a Voyager és a Galileo űrszondákhoz hasonló űreszközök érzékelhetnének, és így eddig észrevétlenül maradtak. A Webb nagy térbeli felbontása lehetővé teszi, hogy elkülönítsük a különböző vulkánokat, amelyeket eddig egybefüggő területként láttunk, így a kutatók részletes adatokat kaphatnak az Io geológiájáról.

A NASA Galileo-űrszondája egy vulkánkitörés közben fényképezte le az Iót. (Forrás: NASA/JPL/DLR)

A Webb a hold forró területeinek hőmérsékletéről is adatokat fog szolgáltatni. Meghatározza, hogy az Io vulkanizmusa a Föld jelenlegi vulkanizmusára hasonlít-e, vagy magasabb a hőmérséklet, és inkább a Föld kialakulását követő időszakra emlékeztet. A Galileo küldetés és a földi obszervatóriumok korábbi megfigyelései már mutatták jelét ennek a magas hőmérsékletnek, a Webb pedig folytatja a kutatást, és új bizonyítékokat szolgáltathat, amelyek eldönthetik a kérdést.

A Webb nem szorítja háttérbe a többi obszervatórium munkáját, hanem együtt dolgozik majd velük, magyarázta Wong. „A Webb spektroszkópiai megfigyelései csak az égitest egy kis területét fedik le, ezért a földi obszervatóriumok globális megfigyelései megmutathatják, hogyan illeszkednek a Webb részletes adatai a nagyobb képbe, hasonlóan ahhoz, ahogy a Hubble és a Gemini teleszkóp állítja kontextusba a Junóról készült közeli megfigyeléseket.”

A Webb adatai a Jupiter viharairól és légköréről ki fogják egészíteni a Juno megfigyeléseit, amelyek a Webb által nem észlelt, villámlásokból származó rádiójeleket is tartalmazzák. „Egy obszervatórium vagy űreszköz sem képes önmagában mindezekre.” – mondta Wong. „Ezért mind izgatottak vagyunk a különböző obszervatóriumok adatainak egyesítésével kapcsolatban, mert sokkal többet tanulhatunk így, mint egyetlen forrásból.”

Forrás: NASA

Hozzászólás

hozzászólás