Космический телескоп «Джеймс Уэбб» запечатлел беспрецедентные детали полярных сияний крупнейшей планеты Солнечной системы. Эти танцующие огни на Юпитере в сотни раз ярче земных. Благодаря чувствительности «Уэбба» астрономы изучили феномен, чтобы глубже понять природу магнитосферы газового гиганта.
Как возникают сияния
Полярные сияния вспыхивают, когда высокоэнергетические частицы проникают в атмосферу планеты вблизи ее магнитных полюсов и сталкиваются с атомами или молекулами газа. На Земле полярные сияния могут называть северными и южными, а возникают они под влиянием солнечных вспышек, когда заряженные частицы от светила обрушиваются на верхние слои атмосферы, заставляя воздух флуоресцировать.
Крупным планом
У Юпитера же есть дополнительный источник: его мощное магнитное поле захватывает заряженные частицы не только из солнечного ветра, но и из выбросов вулканически активного Ио. Частицы из вулканов спутника преодолевают его гравитацию и попадают в орбиту Юпитера. Магнитное поле планеты разгоняет их до огромных скоростей, и при столкновении с атмосферой они вызывают свечение.
Неожиданные открытия
Уникальные возможности «Уэбба» позволили зафиксировать быстро меняющиеся структуры сияний. Данные были получены 25 декабря 2023 года с помощью камеры NIRCam (Near-Infrared Camera) группой ученых под руководством Джонатана Николса из Лестерского университета (Великобритания). Анализ вышел в журнале Nature Communications.
«Это был настоящий рождественский подарок — я был потрясен! — поделился Николс. — Мы ожидали, что сияния будут меняться медленно, возможно, в течение 15 минут. Но вместо этого увидели, как вся авроральная область „искрит“ и мерцает, иногда изменяясь за секунды».
Исследуя излучение иона триводорода (H₃⁺), который формируется в сияниях, ученые обнаружили, что его свечение гораздо изменчивее, чем считалось ранее. Это поможет понять процессы нагрева и охлаждения верхних слоев атмосферы Юпитера.
Загадка для науки
Наблюдения усложнились необъяснимым несоответствием между данными «Уэбба» и «Хаббла». «Странно, но самые яркие вспышки, зафиксированные Уэббом, практически не отразились в ультрафиолетовых снимках „Хаббла“, — уточнил Николс. — Чтобы объяснить эту комбинацию яркости, требуется наличие огромного количества низкоэнергетических частиц, что раньше считалось невозможным. Мы до сих пор не понимаем механизм этого явления».
Теперь вся надежда на космический зонд «Юнона», бороздящий этот уголок Солнечной системы — его данные помогут объяснить расхождение, надеются ученые.