Los astrónomos encuentran formas sorprendentes en la atmósfera superior de Júpiter
Utilizando el telescopio espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA, los científicos observaron la región situada sobre la icónica Gran Mancha Roja de Júpiter y descubrieron una variedad de características nunca antes vistas. La región, que antes se creía que no tenía nada de particular en su naturaleza, alberga una variedad de estructuras y actividades intrincadas.
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| Nuevas observaciones de la Gran Mancha Roja de Júpiter han revelado que la atmósfera del planeta que se encuentra por encima y alrededor de la famosa tormenta es sorprendentemente interesante y activa. Este gráfico muestra la región observada por el Webb: primero su ubicación en una imagen de NIRCam de todo el planeta (izquierda) y la región en sí (derecha), captada por el espectrógrafo de infrarrojo cercano del Webb ( NIRSpec ). La imagen NIRSpec está compuesta por seis imágenes de la Unidad de Campo Integral NIRSpec tomadas en julio de 2022, cada una de ellas 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 la luz infrarroja de altitudes más bajas, incluidas las cimas de las nubes en la atmósfera y la muy prominente Gran Mancha Roja. Júpiter está lejos 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 las moléculas cerca de los polos, donde el campo magnético de Júpiter es especialmente fuerte. Contrariamente a las expectativas de los investigadores de que esta área se vería homogénea en la naturaleza, alberga una variedad de estructuras intrincadas, incluidos arcos oscuros y puntos brillantes, en todo el campo de visión. [ Descripción de la imagen : Gráfico con dos paneles. El lado izquierdo es una imagen infrarroja del planeta Júpiter, denominada “Webb/NIRCam”. El planeta se muestra en múltiples colores, especialmente en los polos, y en la Gran Mancha Roja, visible como una tormenta circular en la parte inferior derecha del planeta. La Mancha está rodeada por un rectángulo dentado. El lado derecho muestra una imagen de cerca de esa área en diferentes colores, denominada “Webb/NIRSpec”. Una barra de color muestra que los colores más azules de este lado indican altitudes más bajas en la atmósfera de Júpiter, y los colores más rojos indican altitudes más altas.] Crédito: ESA/Webb, NASA y CSA, Equipo Júpiter ERS, J. Schmidt, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb) |
Júpiter es uno de los objetos más brillantes del cielo nocturno y se puede ver fácilmente en una noche despejada. Aparte de las brillantes luces del norte y del sur en las regiones polares del planeta, el resplandor de la atmósfera superior de Júpiter es débil y, por lo tanto, resulta complicado para los telescopios terrestres discernir detalles en esta región. Sin embargo, la sensibilidad infrarroja del telescopio Webb permite a los científicos estudiar la atmósfera superior de Júpiter por encima de 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 los brillantes y vibrantes espectáculos de las auroras boreales y australes, que se alimentan del material volcánico expulsado por la luna de Júpiter, Ío. 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 solo el 4% de la luz solar que se recibe en 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 ) del Webb en julio de 2022, utilizando las capacidades de la Unidad de Campo Integral del instrumento. Las observaciones de Early Release Science del equipo buscaban investigar si esta región era de hecho opaca, y la región sobre la icónica Gran Mancha Roja fue el objetivo de las observaciones del 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.
“Pensábamos, quizás ingenuamente, que esta región sería realmente aburrida”, comentó el líder del equipo Henrik Melin, de la Universidad de Leicester en el Reino Unido. “De hecho, es tan interesante como la aurora boreal, si no más. Júpiter nunca deja de sorprender”.
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| Nuevas observaciones de la Gran Mancha Roja de Júpiter han revelado que la atmósfera del planeta que se encuentra por encima y alrededor de la famosa tormenta es sorprendentemente interesante y activa. Esta imagen muestra la región observada por el Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano del Webb ( NIRSpec ). Está compuesta por seis imágenes de la Unidad de Campo Integral NIRSpec tomadas en julio de 2022, cada una de ellas de unos 300 kilómetros cuadrados. Las observaciones de NIRSpec muestran 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 la luz infrarroja de altitudes más bajas, incluidas las cimas de las nubes en la atmósfera y la prominente Gran Mancha Roja. Júpiter está lejos 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 las moléculas cerca de los polos, donde el campo magnético de Júpiter es especialmente fuerte. Contrariamente a las expectativas de los investigadores de que esta área se vería homogénea en la naturaleza, alberga una variedad de estructuras intrincadas, incluidos arcos oscuros y puntos brillantes, en todo el campo de visión. [ Descripción de la imagen : Imagen de una pequeña zona de la atmósfera de Júpiter, con forma de rectángulo dentado. La imagen es borrosa y tiene colores que van del rojo al azul, donde los colores más azules indican altitudes más bajas en la atmósfera de Júpiter y los colores más rojos indican altitudes más altas. La imagen está centrada en la Gran Mancha Roja, que se destaca como un círculo azul.] Crédito: Crédito: ESA/Webb, NASA y CSA, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb) |
Aunque la luz emitida por esta región es impulsada por la luz solar, el equipo sugiere que debe haber otro mecanismo que altera la forma y la estructura de la atmósfera superior.
“Una forma de cambiar esta estructura es mediante ondas gravitacionales, similares a las olas que se estrellan en una playa y crean ondulaciones en la arena”, explicó Melin. “Estas ondas se generan en las profundidades de la turbulenta atmósfera inferior, alrededor de la Gran Mancha Roja, y pueden viajar a gran altitud, modificando la estructura y las emisiones de la atmósfera superior”.
El equipo explica que estas ondas atmosféricas pueden observarse en la Tierra en ocasiones, pero son mucho más débiles que las observadas en Júpiter por el telescopio Webb. También esperan realizar observaciones de seguimiento de estos intrincados patrones de ondas en el futuro con el telescopio Webb para investigar cómo se mueven los patrones dentro de la atmósfera superior del planeta y para desarrollar nuestra comprensión del presupuesto energético de esta región y cómo las características cambian con el tiempo.
Estos hallazgos también podrían servir de apoyo a la misión Juice, lanzada el 14 de abril de 2023, que explorará las lunas heladas de Júpiter. Juice realizará observaciones detalladas de Júpiter y sus tres grandes lunas oceánicas (Ganímedes, Calisto y Europa) con un conjunto de instrumentos de teledetección, 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 de Júpiter en su conjunto como arquetipo de los gigantes gaseosos del Universo.
Estas observaciones se tomaron como parte del programa científico de lanzamiento temprano n.° 1373 : Observaciones del ERS del sistema joviano como demostración de las capacidades del JWST para la ciencia del sistema solar (Co-Investigadores principales: I. de Pater, T. Fouchet).
“Esta propuesta del ERS se redactó en 2017 ”, compartió Imke de Pater, miembro del equipo de la Universidad de California en Berkeley. “Uno de nuestros objetivos había sido investigar por qué la temperatura sobre la Gran Mancha Roja parecía ser alta, como en ese momento revelaron las observaciones recientes con el Telescopio Infrarrojo de la NASA . Sin embargo, nuestros nuevos datos mostraron resultados muy diferentes”.
Estos resultados han sido publicados en Nature Astronomy.
Más información
Webb es el telescopio más grande y potente jamás lanzado al espacio. En virtud de un acuerdo de colaboración internacional, la ESA proporcionó el servicio de lanzamiento del telescopio, utilizando el vehículo de lanzamiento Ariane 5. En colaboración con sus socios, la ESA fue responsable del desarrollo y la calificación de las adaptaciones de Ariane 5 para la misión Webb y de la contratación del servicio de lanzamiento por parte de Arianespace. La ESA también proporcionó el espectrógrafo NIRSpec y el 50% del instrumento de infrarrojo medio MIRI, que fue diseñado y construido por un consorcio de institutos europeos financiados a nivel nacional (el Consorcio Europeo MIRI) en colaboración con el JPL y la Universidad de Arizona.
Webb es una colaboración internacional entre la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense (CSA).
Crédito de la imagen: ESA/Webb, NASA y CSA, equipo ERS de Júpiter, J. Schmidt, H. Melin, M. Zamani
Enlaces
Contactos
Henrik Melin
Universidad de Leicester
Correo electrónico: henrik.melin@leicester.ac.uk
Bethany Downer
Directora de comunicaciones científicas de la ESA/Webb
Correo electrónico: Bethany.Downer@esawebb.org
Ninja Menning
Oficina de prensa y relaciones con los medios de la ESA
Correo electrónico: media@esa.int
Publicado en ESA/Webb el 25 de junio del 2'024, enlace publicación.
