Webb宇宙望遠鏡は木星大気の新しい特徴を明らかにします – 「私たちを完全に驚かせました」

木星赤道付近の狭いジェット気流は時速320マイルの風を持っています。

木星 私たちの太陽系で最も顕著な大気特性を持っています。 地球を囲むほど大きな惑星の敵点は、私たちが故郷と呼ばれる地球上の様々な川や山ほどよく知られています。

しかし、地球と同様に、木星は絶えず変化しており、惑星について私たちがまだ学んでいないことがたくさんあります。 NASA‘S ジェームズウェブ宇宙望遠鏡 は、木星の赤道上空を疾走する高速ジェット機を含め、私たちが以前に見たことのない木星の新しい特徴を明らかにしながら、これらの謎の一部を解放しています。 ジェット気流は、木星の他の特徴のいくつかほど視覚的にはっきりとしたものではありませんが、研究者に惑星大気層がどのように相互作用するのか、Webbが今後これらの調査にどのように役立つかについての驚くべき洞察を提供します.

NASAのジェームズウェブ宇宙望遠鏡のNIRCam（近赤外線カメラ）を使用する研究者たちは、木星の赤道、主雲デッキの上に高速ジェット気流を発見しました。 木星の雲の上に約20〜35km（12〜21マイル）の高度を観察する2.12ミクロンの波長で、研究者たちは複数のウィンドシェア、つまり風速の高さや距離によって変化する領域を発見しました。 ジェットを追跡します。 この画像は、惑星の1回転（10時間）の間のジェット気流の動きによって非常に明確に乱された木星の赤道地域の周りのいくつかの特徴を強調しています。 出典：NASA、ESA、CSA、STScI、Ricardo Hueso（UPV）、Imke de Pater（UC Berkeley）、Thierry Fouchet（パリ天文台）、Leigh Fletcher（University of Leicester）、Michael H. Wong（UC Berkeley）、Joseph DePasquale (STScI)

Web宇宙望遠鏡、木星大気の新しい特徴を発見

NASAのジェームズウェブ宇宙望遠鏡が木星の大気で以前に見られなかった新しい特徴を発見しました。 幅4,800kmを超える高速ジェット気流は、主雲デッキの上の木星の赤道の上に位置しています。 このジェットの発見は、木星の乱流で有名な大気層がどのように相互作用するのか、Webbがどのようにこれらの特徴を一意に追跡できるかについての洞察を提供します。

今回の発見を説明する論文の主な著者であるスペインのビルバオバスク地方大学のリカルド・フエソは、「これは私たちを完全に驚かせたものです」と述べた。 「私たちがいつも木星の大気からぼやけた霧として見たのは、惑星の急速な回転と一緒に追跡できる鮮やかな特徴として現れます。」

Webbのユニークなイメージング機能

研究チームは、2022年7月にキャプチャしたWebbのNIRCam（近赤外線カメラ）のデータを分析しました。 初期リリース科学プログラム – Imke de Paterが共同で主導 カリフォルニア大学バークレー校 パリ天文台のThierry Fouchetは、10時間間隔または木星の1日間隔で木星の画像を撮影するように設計されています。

木星はいくつかの層の大気を持っており、この図はWebbが以前よりも大気のより高い層から情報を収集するためのユニークな能力を示しています。 科学者たちは、高速ジェットを分離するためにWebbを使用して、木星大気のさまざまな層で風速を識別することができました。 木星の観測は、10時間間隔、すなわち木星の1日にわたってここに記載されている3つの異なるフィルタを使用して行われました。 各フィルタは、木星大気のさまざまな高度で小さな特徴の変化を一意に検出できます。 クレジット: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso(UPV), Imke de Pater(UC Berkeley), Thierry Fouchet(パリ天文台), Leigh Fletcher(University of Leicester), Michael H. Wong(UC Berkeley), Andi James (STScI)

「さまざまな地上望遠鏡、NASAのJunoなどの宇宙船にもかかわらず、 カッシーニそしてNASAの ハッブル宇宙望遠鏡 木星系の変化する天気パターンを観察したWebbは、すでに木星の環、衛星、大気の新しい発見を提供しています。

対照的な大気層

木星は多くの点で地球とは異なりますが、木星は巨大なガスであり、地球は岩が多い穏やかな世界です。 どちらの惑星も大気が層で構成されています。 これらの他の任務で観察された赤外線、可視光線、電波、および紫外線波長は、惑星大気のより低く深い層を検出します。 巨大な嵐 アンモニア氷雲が存在します。

一方、Webbの近赤外線観測は以前よりも遠く離れており、木星の雲の上から約25〜50km離れた大気のより高い高度に敏感です。 近赤外線画像では、高度の霧は通常赤道地域の明るさが向上し、ぼやけて見える。 Webbを使用すると、明るくぼやけたバンド内でより細かいディテールが解決されます。

雷、対流塔（雷）、深い水雲、木星大気の開拓を示すこの図は、ジュノ宇宙船、ハッブル宇宙望遠鏡、ジェミニ天文台から収集したデータに基づいています。 Junoは雷放電によって生成された無線信号を検出します。 電波は木星のすべての雲の層を通過することができるので、Junoは惑星の昼間の部分の雷と同様に深い雲の中の雷を検出することができます。 ハッブルは木星大気の雲に反射した日光を検出します。 異なる波長が雲の異なる深さに浸透するため、研究者は雲の頂点の相対的な高さを決定できます。 Geminiは、雲の下の暖かい大気層から出る熱赤外線を遮断する冷たい雲の厚さをマッピングします。 厚い雲は赤外線マップで暗く表示され、空のスペースは明るく見えます。 観測の組み合わせは、雲の構造を三次元にマッピングし、大気循環の詳細を推論するために使用できます。 湿った空気が上昇する場所に、厚くてそびえ立つ雲が形成されます（ヨンスンと活発な対流）。 より乾燥した空気が沈む場所（下降流）に空地が形成されます。 雲は、地球の比較的浅い雰囲気で、同様の対流タワーよりも5倍高く上昇することがわかりました。 図に示す地域は、米国本土より3分の1広い水平範囲を占めています。 出典：NASA、ESA、MH Wong（UC Berkeley）、A. JamesおよびMW Carruthers（STScI）

ニュージェットストリームの特性

新たに発見されたジェット気流は時速約320マイル（515km）の速度で移動し、これはジェット気流の持続風の2倍に相当します。 5等級ハリケーン ここ地球から。 この星は雲の上約40kmの高さ、木星の成層圏の下部に位置しています（上のグラフィックを参照）。

Webbが高い高度で観測された風とハッブルのより深い層で観測された風とを比較することで、チームは風が高度によってどのくらい速く変化するかを測定し、ウィンドシアを生成することができました。

Webbの絶妙な解像度と波長範囲のおかげでジェットを追跡するために使用される小さな雲の特徴を検出することができましたが、Webb観測があったか1日でハッブルから得られた補完的な観測も、木星の赤道大気の基本状態を決定し、大気の発達を観察するために重要でした。 ジェットに接続されていない木星赤道の対流嵐

「私たちはウェブとハッブルのさまざまな波長が嵐雲の三次元構造を明らかにすることを知っていましたが、データのタイミングを使って嵐がどれだけ急速に発展するかを確認することもできました」とチームメンバーのマイケル・ウォン（Michael Wong）は付け加えました。 関連ハッブル観測を主導したカリフォルニアバークレー。

未来の観察と示唆

研究者らは、時間の経過とともにジェットの速度と高度が変化することを確認するために、Webbを介して木星についてのさらなる観測を期待しています。

イギリスのレスター大学のLeigh Fletcherチームメンバーは、「木星は雲の中の風と、この波長で測定された霧よりも高い赤道成層圏の風と温度の複雑だが繰り返し可能なパターンを持っている」と説明しました。 「この新しいジェットの強さが振動する成層圏パターンに関連している場合、ジェットは今後2〜4年間でかなり変わると予想することができます。

「何年もの間、多くの観測所で木星の雲と風を追跡した後でも、木星についてもっと学ぶことができるという事実は私にとっては驚くべきことです。隠されている可能性があります。」 フレッチャー。

研究者の結果は最近発表されました。 自然天文学。

注：Ricardo Hueso、AgustínSánchez-Lavega、Thierry Fouchet、Imke de Pater、Arrate Antuñano、Leigh N. Fletcher、Michael H. Wong、Pablo Rodríguez-Ovalle、ローレンスA. Sromovsky、Patrick M. Fry、Glenn S. Orton、Sandrine Guerlet、Patrick GJ Irwin、Emmanuel Lellouch、Jake Harkett、Katherine de Kleer、Henrik Melin、Vincent Hue、Amy A. Simon、Statia Luszcz-Cook、Kunio M 。 さやなぎ、2023年10月19日、 自然天文学。
DOI: 10.1038/s41550-023-02099-2

ジェームズウェブ宇宙望遠鏡は、世界最高の宇宙科学観測所です。 Webbは私たちの太陽系の謎を解き、他の星の周りの遠い世界を眺め、宇宙の神秘的な構造と起源、そしてその中で私たちがいる位置を調べています。 Webbは、NASAがパートナーであるESA（ヨーロッパの宇宙）とカナダの宇宙局。