תצפיות חדשות על הכתם האדום הגדול על צדק גילו שהאטמוספירה של כוכב הלכת מעל ומסביב לסופה הידועה לשמצה מעניינת ופעילה באופן מפתיע. גרפיקה זו מציגה את האזור שנצפה על ידי Webb – תחילה מיקומו על תמונת NIRCam של כוכב הלכת כולו (משמאל), ואת האזור עצמו (מימין), שצולם על ידי ספקטרוגרף Near-Infra Red (NIRSpec) של Webb. קרדיט: ESA/Webb, NASA & CSA, Jupiter ERS Team, J. Schmidt, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb)
משתמש ב טלסקופ החלל ג'יימס וובמדענים צפו באזור למעלה צדקהנקודה האדומה הגדולה האייקונית של החנות כדי לגלות מגוון תכונות שלא נראו בעבר. האזור, שקודם לכן האמינו כבלתי ראוי לציון בטבעו, מארח מגוון מבנים ופעילות מורכבים.
תצפיות אחרונות של NIRSpec של Webb חשפו פרטים מפתיעים על האטמוספירה העליונה של צדק, במיוחד מעל הנקודה האדומה הגדולה, המציגות מבנים מורכבים המושפעים מגלי כבידה. ממצאים אלה, שנלכדו באמצעות יכולות הרזולוציה הגבוהה של ווב, יכולים לתמוך במשימת סייר הירחים הקרחניים של צדק (Juice), ולשפר את ההבנה שלנו לגבי צדק וירחיו.
חושפת את האטמוספירה של צדק
צדק הוא אחד העצמים הבהירים ביותר בשמי הלילה, והוא נראה בקלות בלילה בהיר. מלבד האורות הצפוניים והדרומיים הבהירים באזורי הקוטב של כוכב הלכת, הזוהר מהאטמוספירה העליונה של צדק חלש ולכן מאתגר לטלסקופים הקרקעיים להבחין בפרטים באזור זה. עם זאת, רגישות האינפרא אדום של ווב מאפשרת למדענים לחקור את האטמוספירה העליונה של צדק מעל הכתם האדום הגדול הידוע לשמצה בפרטים חסרי תקדים.
האטמוספירה העליונה של צדק היא הממשק בין השדה המגנטי של כוכב הלכת לאטמוספירה הבסיסית. כאן ניתן לראות את התצוגות הבהירות והתוססות של האורות הצפוניים והדרומיים, הניזונים מהחומר הוולקני שנפלט מירחו של צדק איו. עם זאת, קרוב יותר לקו המשווה, מבנה האטמוספירה העליונה של כוכב הלכת מושפע מאור השמש הנכנס. מכיוון שצדק קולט רק 4% מאור השמש הנקלט על פני כדור הארץ, אסטרונומים חזו שאזור זה יהיה הומוגני בטבעו.
הכתם האדום הגדול של צדק נצפתה על ידי הספקטרוגרף Near-Infra Red (NIRSpec) של Webb ביולי 2022, תוך שימוש ביכולות יחידת השדה האינטגרלית של המכשיר. תצפיות ה-Early Release Science של הצוות ביקשו לחקור אם האזור הזה אכן משעמם, והאזור שמעל הנקודה האדומה הגדולה האיקונית היה ממוקד לתצפיות של ווב. הצוות הופתע לגלות שהאטמוספירה העליונה מארחת מגוון מבנים מורכבים, כולל קשתות כהות ונקודות בהירות, על פני כל שדה הראייה.
תצפיות Webb NIRSpec מראות אור אינפרא אדום הנפלט על ידי מולקולות מימן ביונוספירה של צדק. מולקולות אלו שוכנות למעלה מ-300 ק"מ מעל ענני הסופה, כאשר האור מהשמש מיינן את המימן ומעורר פליטת אינפרא אדום זו. בתמונה זו, צבעים אדומים יותר מציגים את פליטת המימן מגבהים גבוהים אלו ביונוספירה של כוכב הלכת. צבעים כחולים יותר מראים אור אינפרא אדום מגבהים נמוכים יותר, כולל צמרות עננים באטמוספירה והנקודה האדומה הגדולה הבולטת מאוד.
צדק מרוחק מהשמש ולכן מקבל רמה אחידה ונמוכה של אור יום, כלומר רוב פני כוכב הלכת עמומים יחסית באורכי גל אינפרא אדום אלו – במיוחד בהשוואה לפליטת מולקולות ליד הקטבים, שם השדה המגנטי של צדק חזק במיוחד. . בניגוד לציפיות החוקרים שאזור זה ייראה אפוא הומוגני באופיו, הוא מארח מגוון מבנים מורכבים, כולל קשתות כהות ונקודות בהירות, על פני כל שדה הראייה.
קרדיט: ESA/Webb, NASA & CSA, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb)
ממצאים מפתיעים מעל הכתם האדום הגדול
"חשבנו שהאזור הזה, אולי בתמימות, יהיה ממש משעמם", שיתף מנהיג הצוות הנריק מלין מאוניברסיטת לסטר בבריטניה. "למעשה זה מעניין בדיוק כמו הזוהר הצפוני, אם לא יותר. יופיטר לא מפסיק להפתיע".
למרות שהאור הנפלט מאזור זה מונע על ידי אור השמש, הצוות מציע שחייב להיות מנגנון אחר שמשנה את הצורה והמבנה של האטמוספרה העליונה.
"אחת הדרכים שבהן ניתן לשנות את המבנה הזה היא באמצעות גלי כבידה – בדומה לגלים המתנפצים על חוף הים, ויוצרים אדוות בחול", הסביר הנריק. "גלים אלה נוצרים עמוק באטמוספירה התחתונה הסוערת, מסביב לכתם האדום הגדול, והם יכולים לנוע בגובה, לשנות את המבנה ואת הפליטות של האטמוספרה העליונה."
תצפיות והשלכות עתידיות
הצוות מסביר שניתן לצפות בגלים האטמוספריים הללו על כדור הארץ מדי פעם, עם זאת, הם חלשים בהרבה מאלה שנצפו על צדק על ידי ווב. הם גם מקווים לערוך תצפיות מעקב של Webb על דפוסי הגלים המורכבים הללו בעתיד כדי לחקור כיצד הדפוסים נעים בתוך האטמוספירה העליונה של הפלנטה ולפתח את ההבנה שלנו לגבי תקציב האנרגיה של אזור זה וכיצד התכונות משתנות עם הזמן.
ממצאים אלו עשויים לתמוך גם ב-Jupiter Ice Moons Explorer של ESA, Juice, אשר שוגר ב-14 באפריל 2023. Juice יבצע תצפיות מפורטות על צדק ושלושת הירחים הגדולים הנושאים אוקיינוסים שלו – Ganymede, Callisto, ו אירופה – עם חבילה של כלי חישה מרחוק, גיאופיזיים ומכשירים באתר. המשימה תאפיין את הירחים הללו כעצמים פלנטריים וכבתי גידול אפשריים, תחקור את הסביבה המורכבת של צדק לעומק ותחקור את מערכת צדק הרחבה יותר כארכיטיפ לענקי גזים ברחבי היקום.
הרהורים על השפעת המחקר
תצפיות אלו נלקחו כחלק מתוכנית המדע לשחרור מוקדם מס' 1373: תצפיות ERS על המערכת הג'וביאנית כהדגמה של היכולות של JWST למדעי מערכת השמש (שותפים שותפים: I. de Pater, T. Fouchet).
"הצעת ERS הזו נכתבה עוד ב-2017", שיתף חבר הצוות Imke de Pater מה- אוניברסיטת קליפורניה, ברקלי. "אחת המטרות שלנו הייתה לחקור מדוע הטמפרטורה מעל הכתם האדום הגדול נראתה גבוהה, כמו בזמנו תצפיות אחרונות עם נאס"א מתקן טלסקופ אינפרא אדום חשף. עם זאת, הנתונים החדשים שלנו הראו תוצאות שונות מאוד".
תוצאות אלו פורסמו ב אסטרונומיה של הטבע.
ווב הוא הטלסקופ הגדול והחזק ביותר ששוגר אי פעם לחלל. במסגרת הסכם שיתוף פעולה בינלאומי, ESA סיפקה את שירות השיגור של הטלסקופ, באמצעות כלי השיגור Ariane 5. בעבודה עם שותפים, ESA הייתה אחראית על הפיתוח וההסמכה של התאמות Ariane 5 למשימת Webb ועל רכישת שירות השיגור על ידי Arianespace. ESA סיפקה גם את ספקטרוגרף סוס העבודה NIRSpec ו-50% מהמכשיר האינפרא אדום האמצעי מיריאשר תוכנן ונבנה על ידי קונסורציום של מכונים אירופיים במימון לאומי (The MIRI European Consortium) בשיתוף עם JPL ואוניברסיטת אריזונה.
Webb היא שותפות בינלאומית בין נאס"א, ESA וסוכנות החלל הקנדית (CSA).
