Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba odkrył nową, nigdy wcześniej nie widzianą cechę w atmosferze Jowisza. Szybki strumień odrzutowy, który rozciąga się na ponad 4800 kilometrów, znajduje się nad równikiem Jowisza, nad głównymi pokładami chmur. Odkrycie tego dżetu daje wgląd w to, jak warstwy słynnej burzliwej atmosfery Jowisza oddziałują ze sobą i w jaki sposób Webb ma wyjątkową zdolność śledzenia tych cech.
„To coś, co nas całkowicie zaskoczyło” – powiedział Ricardo Hueso z Uniwersytetu Kraju Basków w Bilbao w Hiszpanii, główny autor artykułu opisującego ustalenia. „To, co zawsze postrzegaliśmy jako rozmyte mgły w atmosferze Jowisza, teraz wydaje się wyraźnymi cechami, które możemy śledzić wraz z szybkim obrotem planety”.
Zespół badawczy przeanalizował dane z kamery NIRCam (kamery bliskiej podczerwieni) wykonanej przez Webba w lipcu 2022 r. Program Early Release Science – prowadzony wspólnie przez Imke de Pater z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley i Thierry’ego Foucheta z Obserwatorium w Paryżu – obejmował zaprojektowany do wykonywania zdjęć Jowisza w odstępie 10 godzin lub jednego dnia Jowiszowego, przy użyciu czterech różnych filtrów, z których każdy jest w stanie w unikalny sposób wykryć zmiany w małych obiektach na różnych wysokościach atmosfery Jowisza.
„Mimo że różne teleskopy naziemne, statki kosmiczne, takie jak Juno i Cassini należące do NASA oraz Kosmiczny Teleskop Hubble’a obserwowały zmieniające się wzorce pogodowe w układzie Jowisza, Webb dostarczył już nowych odkryć na temat pierścieni, satelitów i atmosfery Jowisza” – zauważył de Pater .
Chociaż Jowisz różni się od Ziemi pod wieloma względami – Jowisz jest gazowym olbrzymem, Ziemia jest skalistym światem o umiarkowanym klimacie – obie planety mają warstwowe atmosfery. Długość fal światła podczerwonego, widzialnego, radiowego i ultrafioletowego obserwowanych przez te inne misje umożliwia wykrywanie niższych, głębszych warstw atmosfery planety, gdzie znajdują się gigantyczne burze i chmury lodu amoniakalnego.
Z drugiej strony spojrzenie Webba znajdujące się dalej w bliskiej podczerwieni niż wcześniej jest wrażliwe na warstwy atmosfery znajdujące się na większych wysokościach, około 25–50 kilometrów nad wierzchołkami chmur Jowisza. Na obrazach w bliskiej podczerwieni mgły występujące na dużych wysokościach zazwyczaj wydają się rozmyte, a w obszarze równikowym są bardziej jasne. W przypadku Webba najdrobniejsze szczegóły są rozdzielane w jasnym, zamglonym paśmie.
Nowo odkryty strumień odrzutowy porusza się z prędkością około 515 kilometrów na godzinę, czyli dwukrotnie większą niż prędkość wiatru utrzymującego się na Ziemi huraganu 5. kategorii. Znajduje się około 40 kilometrów nad chmurami, w dolnej stratosferze Jowisza.
Porównując wiatry obserwowane przez Webba na dużych wysokościach z wiatrami obserwowanymi w głębszych warstwach przez Hubble’a, zespół mógł zmierzyć, jak szybko wiatry zmieniają się wraz z wysokością i generować uskoki wiatru.
Podczas gdy znakomita rozdzielczość Webba i zasięg długości fali pozwoliły na wykrycie cech małych chmur wykorzystywanych do śledzenia dżetu, uzupełniające obserwacje z Hubble’a wykonane dzień po obserwacjach Webba były również kluczowe dla określenia podstawowego stanu atmosfery równikowej Jowisza i obserwacji rozwoju burze konwekcyjne na równiku Jowisza, które nie są połączone z dżetem.
„Wiedzieliśmy, że różne długości fal Webba i Hubble’a ujawnią trójwymiarową strukturę chmur burzowych, ale mogliśmy również wykorzystać czas gromadzenia danych, aby zobaczyć, jak szybko rozwijają się burze” – dodał członek zespołu Michael Wong z Uniwersytetu im. Kalifornia w Berkeley, który kierował powiązanymi obserwacjami Hubble’a.
Naukowcy nie mogą się doczekać dodatkowych obserwacji Jowisza za pomocą Webba, aby ustalić, czy prędkość i wysokość dżetu zmieniają się w czasie.
„Jowisz ma skomplikowany, ale powtarzalny układ wiatrów i temperatur w swojej równikowej stratosferze, wysoko ponad wiatrami w chmurach i mgłach mierzonymi na tych długościach fal” – wyjaśnił członek zespołu Leigh Fletcher z Uniwersytetu w Leicester w Wielkiej Brytanii. „Jeśli siła tego nowego dżetu zostanie powiązana z oscylacyjnym wzorem stratosfery, możemy spodziewać się, że w ciągu najbliższych 2 do 4 lat dżet będzie się znacznie zmieniał – przetestowanie tej teorii w nadchodzących latach będzie naprawdę ekscytujące”.
„To dla mnie niesamowite, że po latach śledzenia chmur i wiatrów Jowisza w licznych obserwatoriach wciąż mamy więcej do nauczenia się o Jowiszu, a obiekty takie jak ten dżet mogą pozostać niewidoczne do czasu wykonania nowych zdjęć za pomocą kamery NIRCam w 2022 roku” – kontynuował Fletchera.
Wyniki badaczy opublikowano niedawno w czasopiśmie Nature Astronomy.