Webb découvre des phénomènes inattendus au-dessus de la grande tache rouge de Jupiter

De nouvelles observations de la Grande Tache Rouge de Jupiter ont révélé que l’atmosphère de la planète au-dessus et autour de la célèbre tempête est étonnamment intéressante et active. Ce diagramme montre la région observée par Webb – d’abord son emplacement sur l’image NIRCam de la planète entière (à gauche), et la même région (à droite), imagée par le spectromètre proche infrarouge de Webb (NIRSpec). Copyright : ESA/WEP, NASA, CSA, ERS Jupiter Team, c. Schmidt, H. Mélin, M. Zamani (ESA/Web)

en utilisant Télescope spatial James WebbLes scientifiques ont observé la zone ci-dessus JupiterDécouvrez une multitude de caractéristiques inédites dans la grande tache rouge du Soleil. La zone, auparavant considérée comme de nature banale, abrite une variété de structures et d’activités complexes.

Des observations récentes du télescope Webb ont révélé des détails surprenants sur la haute atmosphère de Jupiter, en particulier au-dessus de la Grande Tache rouge, où elles ont montré des structures complexes affectées par les ondes gravitationnelles. Ces résultats, capturés grâce aux capacités haute résolution du télescope Webb, pourraient soutenir la mission d’exploration des lunes glacées de Jupiter (Juice), améliorant ainsi notre compréhension de Jupiter et de ses lunes.

Détection de l’atmosphère de Jupiter

Jupiter est l’un des objets les plus brillants du ciel nocturne et peut être facilement vu par nuit claire. Hormis les brillantes aurores boréales et méridionales des régions polaires de la planète, la lueur émanant de la haute atmosphère de Jupiter est faible et pose donc un défi aux télescopes au sol pour discerner les détails de cette région. Cependant, la sensibilité infrarouge de l’observatoire Webb permet aux scientifiques d’étudier la haute atmosphère de Jupiter au-dessus de la fameuse Grande Tache Rouge avec des détails sans précédent.

La haute atmosphère de Jupiter est l’interface entre le champ magnétique de la planète et l’atmosphère primaire. Ici, on peut voir des expositions lumineuses et éclatantes des aurores boréales et australes, alimentées par la matière volcanique émise par la lune de Jupiter, Io. Cependant, à mesure que nous nous rapprochons de l’équateur, la structure de la haute atmosphère de la planète est affectée par la lumière solaire incidente. Étant donné que Jupiter ne reçoit que 4 % de la lumière solaire que reçoit la Terre, les astronomes s’attendaient à ce que cette région soit de nature homogène.

La grande tache rouge de Jupiter a été observée par le spectromètre proche infrarouge de l’observatoire Webb (NIRSpec) en juillet 2022, en utilisant les capacités de l’unité de terrain intégrée de l’instrument. Les observations de l’équipe de libération anticipée visaient à déterminer si cette région était réellement faible, et la région au-dessus de la célèbre Grande Tache Rouge était une cible pour les observations de Webb. L’équipe a été surprise de découvrir que la haute atmosphère abrite une variété de structures complexes, notamment des arcs sombres et des points lumineux, sur tout le champ de vision.

Les observations NIRSpec de Webb montrent la lumière infrarouge émise par les molécules d’hydrogène dans l’ionosphère de Jupiter. Ces molécules se trouvent à plus de 300 kilomètres au-dessus des nuages ​​orageux, là où la lumière du soleil ionise l’hydrogène et stimule l’émission infrarouge. Sur cette image, les couleurs les plus rouges montrent l’hydrogène émis depuis ces hautes altitudes dans l’ionosphère de la planète. Les couleurs plus bleues montrent la lumière infrarouge provenant de basses altitudes, y compris les sommets des nuages ​​atmosphériques et la très importante Grande Tache Rouge.
Jupiter est située loin du Soleil et reçoit donc un niveau de lumière du jour faible et uniforme, ce qui signifie que la majeure partie de la surface de la planète est relativement sombre à ces longueurs d’onde infrarouges – en particulier par rapport à l’émission de particules près des pôles, là où le champ magnétique de Jupiter est présent. particulièrement fort. Contrairement aux attentes des chercheurs selon lesquelles cette région semblerait homogène, elle héberge une variété de structures complexes, notamment des arcs sombres et des points lumineux, sur l’ensemble du champ de vision.
Copyright : ESA/Web, NASA et CSA, par ex. Mélin, M. Zamani (ESA/Web)

Des découvertes étonnantes au-dessus de la Grande Tache Rouge

« Nous pensions, peut-être naïvement, que cette région serait vraiment ennuyeuse », a déclaré Henrik Melin, chef d’équipe de l’Université de Leicester au Royaume-Uni. « C’est en fait aussi intéressant que les aurores boréales, sinon plus. Jupiter ne cesse de nous surprendre. .  » « .

Bien que la lumière de cette région soit alimentée par la lumière du soleil, l’équipe suggère qu’il doit exister un autre mécanisme qui modifie la forme et la structure de la haute atmosphère.

« Cette structure peut être modifiée grâce aux ondes gravitationnelles, qui sont comme des vagues frappant la plage, créant des ondulations dans le sable », a expliqué Henrik. « Ces ondes sont générées au plus profond de la basse atmosphère turbulente, autour de la Grande Tache Rouge, et peuvent voyager à haute altitude. » Et des changements dans la structure de la haute atmosphère et ses émissions.

Observations et implications futures

L’équipe explique que ces ondes atmosphériques peuvent parfois être détectées sur Terre, mais elles sont bien plus faibles que celles observées par Webb sur Jupiter. L’équipe espère également effectuer des observations Webb ultérieures de ces modèles d’ondes complexes pour étudier comment ces modèles se déplacent dans la haute atmosphère de la planète et faire progresser notre compréhension du budget énergétique dans cette région et de la façon dont les caractéristiques changent au fil du temps.

Ces découvertes pourraient également soutenir les lunes glacées de Jupiter, Juice, lancées par l’ESA le 14 avril 2023. Juice effectuera des observations détaillées de Jupiter et de ses trois grandes lunes contenant des océans – Ganymède, Callisto et L’Europe  – Utiliser une combinaison d’outils de télédétection, géophysiques et sur site. La mission caractérisera ces lunes en tant que corps planétaires et habitats potentiels, explorera en profondeur l’environnement complexe de Jupiter et étudiera le système plus large de Jupiter en tant que prototype des planètes géantes gazeuses dans tout l’univers.

Réflexions sur l’impact de la recherche

Ces observations ont été faites dans le cadre du Early Science Program n°1373 : Les observations ERS du système Jupiter témoignent des capacités du JWST dans le domaine de la science du système solaire. (Co-investigateurs : I. de Pater, T. Fouchet).

«Cette proposition ERS a été rédigée en 2017», a expliqué Imke de Pater, membre de l’équipe de Université de Californie, Berkeley« L’un de nos objectifs était d’étudier pourquoi la température au-dessus de la Grande Tache Rouge était si chaude, comme l’étaient les observations récentes à l’époque. NASA « Le télescope infrarouge l’a révélé. Cependant, nos nouvelles données ont montré des résultats très différents. »

Ces résultats ont été publiés dans Astronomie naturelle.

Référence : « Irrégularités ionosphériques à Jupiter observées par le télescope James Webb » par Henrik Melin, J. O’Donoghue, L. Moore, T. S. Stallard, L. N. Fletcher, M. T. Roman, J. Harkett, O. R. T. King, M. Thomas et R. Wang, BI Tiranti, KL Knowles, ED Pater, T. Foucher, PH Fry, MH Wong, BJ Holler, R. Hueso, MK James, GS Orton, E. Mora, A. Sánchez LaVega, E. Lelouch, KD Clare. , et M.R. Showalter, 21 juin 2024. Astronomie naturelle.
DOI : 10.1038/s41550-024-02305-9

Webb est le télescope le plus grand et le plus puissant jamais lancé dans l’espace. Dans le cadre d’un accord de coopération internationale, l’ESA a fourni le service de lancement du télescope, en utilisant le lanceur Ariane 5. En coopération avec des partenaires, l’ESA était responsable du développement et de la qualification des modifications d’Ariane 5 pour la mission Webb et de l’achat du service de lancement par. Arianespace. L’ESA a également fourni le spectromètre NIRSpec et 50 % de l’instrument infrarouge moyen. Joyeuxqui a été conçu et construit par un consortium d’instituts européens financés au niveau national (European MIRI Consortium) en partenariat avec… Laboratoire de propulsion à réaction et l’Université de l’Arizona.

WEB est un partenariat international entre la NASA, l’Agence spatiale européenne et l’Agence spatiale canadienne (ASC).