Použite veľkú maticu Atacama mm / m (Alma), Kde sa nachádza Európske južné observatórium (Ktoré – ktoré) Partner, tím astronómov meral vetry priamo JupiterNajprv stredná atmosféra. Analýzou dopadov zrážky komét v 90. rokoch minulého storočia vedci odhalili neuveriteľne silný vietor s rýchlosťou až 1450 kilometrov za hodinu v blízkosti pólov Jupitera. Mohli by predstavovať to, čo tím opísal ako „jedinečné meteorologické monštrum v našej slnečnej sústave“.

Tento obrázok zachytený 2,2-metrovým ďalekohľadom MPG / ESO a prístrojom IRAC ukazuje zrážku kométy Shoemaker-Levy 9 s Jupiterom v júli 1994. Poďakovanie: ESO

Jupiter je známy svojimi výraznými červeno-bielymi pruhmi: víriacimi mrakmi pohybujúcich sa plynov, ktoré astronómovia tradične používajú na sledovanie vetrov v nižšej atmosfére Jupitera. Astronómovia tiež videli blízko Jupiterových pólov jasné svetlice známe ako polárne žiary, ktoré sa zdajú byť spojené so silným vetrom v horných vrstvách atmosféry. Vedci však doteraz neboli schopní priamo merať vzory vetra medzi týmito dvoma vrstvami atmosféry, v stratosfére.

Tieto dva obrázky z ESO La Silla zobrazujú jednotlivé jadrá kométy Shoemaker-Levy 9, ktoré teraz smerujú k zrážke s Jupiterom. Poďakovanie: ESO

Nie je možné merať rýchlosti vetra v Jupiterovej stratosfére pomocou techník sledovania oblakov kvôli absencii oblakov v tejto časti atmosféry. Astronómom však bol poskytnutý alternatívny merací prístroj v podobe kométy Shoemaker-Levy 9, ktorá sa úžasným spôsobom zrazila s plynovým gigantom v roku 1994. Tento efekt vyprodukoval nové častice v Jupiterovej stratosfére, kde sa pohybovali vetrom o všetko. Pred.

Tím astronómov pod vedením Thibault Cavalié z laboratória astrofyziky vo francúzskom Bordeaux sledoval jednu z týchto molekúl – kyanovodík -, aby priamo zmeral „prúdy“ stratosféry na Jupiteri. Vedci používajú slovo „trysky“ na označenie úzkych pásiem vetrov v atmosfére, napríklad prúdov Zeme.

Tento obrázok ukazuje umelcov dojem vetra v Jupiterovej stratosfére blízko južného pólu planéty, pričom modré čiary znázorňujú rýchlosť vetra. Tieto čiary sú navrstvené na skutočnú fotografiu Jupitera, ktorú nasnímal fotograf JunoCam na palube kozmickej lode Juno agentúry NASA.
Slávne Jupiterove oblačné skupiny sa nachádzajú v nižších vrstvách atmosféry, kde sa predtým merali vetry. Ale sledovanie vetrov priamo nad touto stratosférou, v stratosfére, je oveľa ťažšie, pretože tam nie sú žiadne mraky. Analýzou dopadov zrážky komét z 90. rokov a pomocou ďalekohľadu ALMA, do ktorého je zapojená ESO, dokázali vedci odhaliť neuveriteľne silné stratosférické vetry rýchlosťou až 1 450 kilometrov za hodinu v blízkosti Jupiterových pólov.
Poďakovanie: ESO / L. Calçada a NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS

„Najpôsobivejším výsledkom je prítomnosť silných trysiek, ktoré pri rýchlosti až 400 metrov za sekundu padajú pod polárnu žiaru v blízkosti pólov,“ hovorí Cavalli. Tieto rýchlosti vetra, ktoré zodpovedajú asi 1 450 kilometrom za hodinu, sú viac ako dvojnásobkom maximálnej rýchlosti búrky dosiahnutej na Veľkej červenej škvrne Jupitera a viac ako trojnásobku rýchlosti vetra nameranej v najsilnejších hurikánoch Zeme.

„Náš objav naznačuje, že tieto trysky sa môžu správať ako gigantický vír, ktorý je štvornásobok priemeru Zeme a približne 900 kilometrov vysoký,“ vysvetľuje spoluautor Bilal Panamahi z laboratórií Astrophysical de Bordeaux. „Vír tejto veľkosti bude jedinečným meteorologickým zvieraťom v našej slnečnej sústave,“ dodáva Cavalli.

Ohromujúci obraz Jupitera zachytený v infračervenom svetle v noci 17. augusta 2008 pomocou prístroja MAD (Multiple Adaptive Optics Coupler Prototype) namontovaného na ďalekohľad ESO Very Large Telescope. Tento pseudobarevný obrázok je kombináciou série snímok zachytených v priebehu asi 20 minút tromi rôznymi filtrami (2, 2,14 a 2,16 μm). Zaostrenie obrazu sa dosiahlo okolo 90 ms oblúkových sekúnd na celom planetárnom disku, čo je skutočný záznam pre podobné obrázky nasnímané zo Zeme. To zodpovedá videniu podrobností širokých asi 300 kilometrov na povrchu obrovskej planéty. Veľká červená škvrna nie je na tomto obrázku viditeľná, ako to bolo na druhej strane planéty počas pozorovaní. Pozorovania sa uskutočňovali pri infračervených vlnových dĺžkach, kde je absorpcia vodíkom a metánom silná. To vysvetľuje, prečo sú farby také odlišné od toho, ako vidíme Jupiter vo viditeľnom svetle. Táto absorpcia znamená, že svetlo sa môže odrážať iba z vyšších nadmorských výšok, nie z hlbokých oblakov. Tieto riziká sa nachádzajú vo veľmi stabilnej hornej časti Jupiterovej troposféry, kde sa tlaky pohybujú od 0,15 do 0,3 baru. Miešanie je v tejto stabilnej oblasti slabé, takže malé častice hmly môžu žiť niekoľko dní až rokov, v závislosti od ich veľkosti a rýchlosti ich pádu. Navyše v blízkosti pólov planéty je interakciou s časticami zachytenými v intenzívnom magnetickom poli Jupitera vytváraná horná stratosférická hmla (svetlo modré oblasti).
Poďakovanie: ESO / F. Marchis, M Wong, E Marchetti, P Ameco, S.Tordeaux

Astronómovia si boli vedomí silného vetra v blízkosti Jupiterových pólov, ktorý bol však oveľa vyšší v atmosfére, stovky kilometrov nad zaostrovacou oblasťou v novej štúdii zverejnenej dnes v časopise. Astronómia a astrofyzika. Predchádzajúce štúdie predpovedali, že vetry vyšších vrstiev atmosféry sa spomalia a zmiznú skôr, ako sa dostanú hlboko do stratosféry. „Nové údaje ALMA nám hovoria opak,“ hovorí Cavalli a dodáva, že nájdenie týchto silných vetrov v stratosfére blízko Jupiterových pólov bolo „skutočným prekvapením“.

Toto video ukazuje umelcovu animáciu vetrov v Jupiterovej stratosfére blízko južného pólu planéty, pričom modré čiary znázorňujú rýchlosť vetra. Tieto písma sú prekryté skutočnou fotografiou kupujúceho, ktorú nasníma fotograf JunoCam NASAKozmická loď Juno. Poďakovanie: ESO / L. Quay a NASA /Laboratórium prúdového pohonu– Saltech / SwRI / MSSS

Tím použil 42 zo 66 antén ALMA s vysokým rozlíšením, ktoré sa nachádzajú v púšti Atacama na severe Čile, na analýzu molekúl kyanovodíka, ktoré sa pohybujú v stratosfére Jupitera od efektu Shoemaker – Levy 9. Údaje ALMA im to umožnili . Dopplerovské meranie posunu – mierne zmeny vo frekvencii žiarenia emitovaného časticami – spôsobené vetrom v tejto oblasti planéty. „Meraním tohto posunu sme dokázali odvodiť rýchlosť vetra rovnako, ako by bolo možné odvodiť rýchlosť prechádzajúceho vlaku zmenou frekvencie píšťalky vlaku,“ vysvetľuje spoluautor štúdie Vincent Hugh, planetárny vedec z juhozápadného výskumu Inštitút v USA.

Okrem náhlych polárnych vetrov tím použil aj ALMA na potvrdenie prítomnosti silných stratosférických vetrov okolo rovníka planéty, a to po prvýkrát aj priamym meraním ich rýchlosti. Priemerná rýchlosť lietadla zisteného v tejto časti planéty je asi 600 kilometrov za hodinu.

Pozorovania ALMA potrebné na sledovanie stratosférického vetra na oboch póloch a na rovníku Jupitera trvali menej ako 30 minút času ďalekohľadu. „Vysoká úroveň detailov, ktorú sme dosiahli za tak krátky čas, skutočne demonštruje silu pozorovaní ALMA,“ hovorí Thomas Grithos, vedec z Southwest Research Institute v USA a spoluautor štúdie. „Je pre mňa úžasné vidieť prvé priame meranie týchto vetrov.“

Táto animácia Jupitera bola vytvorená zo skutočných obrázkov zachytených NASA / ESA Hubblov vesmírny ďalekohľad. Miesta zrážky fragmentov kométy Shoemaker-Levy 9, ktoré zasiahli Jupiter v roku 1994, sú na južnej pologuli planéty zobrazené tmavohnedo. Poďakovanie: ESO / M. Kornmeiser, NASA / Európska vesmírna agentúra

„Tieto výsledky ALMA otvárajú nové okno pre štúdium aurorálnych oblastí Jupitera, čo bolo pred pár mesiacmi skutočne neočakávané,“ hovorí Cavalli. „Pripravili tiež pôdu pre podobné, ale komplexnejšie merania uskutočňované misiou JUICE a jej prístrojom s milimetrovými vlnami,“ dodáva Greathouse s odvolaním sa na mesačný prieskumník JUpiter ICy, ktorý má ESA vypustiť do vesmíru budúci rok.

Extrémne veľký ďalekohľad ESO (ELT), ktorý má uvidieť prvé svetlo neskôr v tomto desaťročí, má preskúmať Jupiter. Teleskop bude schopný robiť veľmi podrobné pozorovania polárnej žiary planéty, čo nám poskytne lepší náhľad do atmosféry Jupitera.

viac informácií

Odkaz: „Prvé priame meranie polárnych a ekvatoriálnych prúdov v stratosfére Jupitera“ od T. Cavalié, B. Benmahiho, V. Hueho, R. Morena, E. Lelloucha, T. Foucheta, P. Hartogha, L. Rezaca, TK Greathouse, GR Gladstone, JA Sinclair, M. Dobrijevic, F. Billebaud a C. Jarchow, 18. marca 2021, Astronómia a astrofyzika.
DOI: 10,1051 / 0004-6361 / 202140330

Tím tvorí T. Cavalié (Bordeaux Astrophysics Laboratory) [LAB]Francúzsko a LESIA, Observatoire de Paris, Výskumná univerzita PSL [LESIA], Francúzsko), B. Benmahi (LAB), V. Hue (Juhozápadný výskumný ústav [SwRI], USA), R. Moreno (LESIA), E. Lellouch (LESIA), T. Fouchet (LESIA), P. Hartogh (Max Planck Institute for Solar System Research) [MPS], Nemecko), L. Rezac (MPS), TK Greathouse (SwRI), GR Gladstone (SwRI), JA Sinclair (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, USA), M. Dobrijevic (LAB), F. Billebaud (LAB ) a C. Jarchow (MPS).

ESO je popredná medzivládna astronomická organizácia v Európe a doteraz najproduktívnejšie pozemské astronomické observatórium na svete. Zahŕňa 16 členských štátov: Rakúsko, Belgicko, Česká republika, Dánsko, Francúzsko, Fínsko, Nemecko, Írsko, Taliansko, Holandsko, Poľsko, Portugalsko, Španielsko, Švédsko, Švajčiarsko a Spojené kráľovstvo, spolu s hostiteľskou krajinou, Čile . A s Austráliou ako strategickým partnerom. ESO realizuje ambiciózny program zameraný na navrhovanie, budovanie a prevádzku robustných pozemných pozorovacích zariadení, ktoré umožňujú astronómom uskutočňovať dôležité vedecké objavy. ESO tiež hrá vedúcu úlohu v podpore a organizovaní spolupráce v astronomickom výskume. ESO prevádzkuje tri jedinečné monitorovacie stránky na svetovej úrovni v Čile: La Silla, Paranal a Chajnantor. V spoločnosti Paranal riadi ESO Veľmi veľký ďalekohľad Popredný veľmi veľký interferometrický ďalekohľad plus dva infračervené skenovacie ďalekohľady a skenovací ďalekohľad VLT Visible Light. Aj v Paranal ESO bude hostiť a prevádzkovať Cherenkov Telescope South Array, najväčšie a najcitlivejšie observatórium gama žiarenia na svete. ESO je tiež významným partnerom v dvoch zariadeniach v Chajnantore, APEX a ALMA, najväčšom astronomickom projekte v existencii. A v Cerro Armazone neďaleko Paranalu stavia ESO 39 metrov vysoký ďalekohľad ELT, ktorý sa stane „najväčším pohľadom na oblohu“.

Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), medzinárodné zariadenie pre astronómiu, je partnerstvom medzi ESO, americkou Národnou vedeckou nadáciou (NSF) a Národnými inštitútmi prírodných vied (NINS) v Japonsku v spolupráci s Čílskou republikou. . ALMA je financovaná z prostriedkov ESO v mene jej členských štátov, NSF v spolupráci s Národnou radou pre výskum v Kanade (NRC) a ministerstvom vedy a techniky (MOST) a NINS v spolupráci s taiwanskou Academia Sinica (AS) a Kórejský inštitút pre astronómiu a vesmír (KASI)). Tvorbu a operácie ALMA riadi ESO v mene svojich členských štátov; Národné observatórium rádioastronómie (NRAO), prevádzkované združenými univerzitami, Inc. (AUI), v mene Severnej Ameriky; A Národným astronomickým observatóriom v Japonsku (NAOJ) v mene východnej Ázie. Spoločné observatórium ALMA (JAO) poskytuje jednotné vedenie a správu pre budovanie, prevádzku a prevádzku ALMA.