eso2104is — Fréttatilkynning

Fyrstu mælingarnar á öflugum vindum í heiðhvolfi Júpíters

18. mars 2021

Hópur stjörnufræðinga sem notaði Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), sem European Southern Observatory (ESO) á aðild að, hefur í fyrsta sinn tekist að gera beinar mælingar á vindhraða í miðju andrúmslofti Júpíters. Með því að grannskoða afleiðingar áreksturs halastjörnu við Júpíter árið 1994 gátu vísindamennirnir mælt mjög öfluga vinda í heiðhvolfinu við heimskautin, þar sem vindhraðinn nær allt að 1450 km hraða á klukkstund (ríflega 400 metrum á sekúndu). Um einstakt veðrakerfi í sólkerfinu okkar gæti verið að ræða.

Júpíter er frægur fyrir sínar rauðu og hvítu rákir í andrúmsloftinu. Þessi röndóttu bönd eru ólgandi skýjaþykkni sem stjörnufræðingar nota til að fylgjast með vindum neðar í lofthjúpi Júpíters. Stjörnufræðingar hafa líka komið auga á segulljósabjarma við heimskaut reikistjörnunnar sem virðast tengjast öflugum vindum í efri hluta lofthjúpsins. Hingað til höfðu stjörnufræðingar þó aldrei getað mælt beint vindhraðann milli þessara tveggja lofthjúpslaga, í heiðhvolfinu.

Ógjörningur er að mæla vindhraðann í heiðhvolfi Júpíters með hefðbundnum hætti, þ.e. að rekja slóðir skýja, vegna þess að heiðhvolfið er heiðskírt. Stjörnufræðingar fengu þó hjálp úr óvæntri átt þegar halastjarnan Shoemaker-Levy 9 skall á Júpíter með miklum tilþrifum árið 1994. Áreksturinn framkallaði nýjar sameindir í heiðhvolfi Júpíters sem vindar hafa hreyft til æ síðan.

Hópur stjörnufræðinga undir forystu Thibault Cavalié við Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux í Frakklandi röktu ferðalag sameindar sem kallast vetnissýaníðs og notuðu til að mæla vindhraða skotvinda í heiðhvolfi Júpíters. Skotvindarnir eru mjóar vindrastir í lofthjúpnum eins og skotvindarnir á Jörðinni.

„Mælingar okkar benda til þess, að skotvindarnir séu eins og risavaxinn hvirfill sem er allt að fjórum sinnum breiðari en Jörðinn og um 900 km á þykkt,“ sagði Bilal Benmahi hjá Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux sem tók þátt í rannsókninni. „Hvirfill af þessari stærðargráðu er einstakt veðurfyrirbrigði í sólkerfinu okkar,“ bætti Cavalié við.

Stjörnufræðingar vissu af öflugum vindum á heimskautasvæðum Júpíters en þeir liggja miklu hærra í lofthjúpnum, nokkur hundruð kílómetrum yfir því svæði sem verið var rannsaka í þessu tilviki. Greint er frá niðurstöðunum í tímaritinu Astronomy & Astrophysics. Eldri rannsóknir bentu til að háloftavindarnir myndu hægja sér því neðar drægi og hverfa áður en þeir næðu djúpt í heiðhvolfið. „Nýju gögnin frá ALMA benda til hins gagnstæða,“ sagði Cavalié og bætti við að sterkir heiðhvolfsvindar við póla Júpíters kæmu á óvart.

Teymið notaði 42 af 66 loftnetum ALMA í Atacamaeyðimörkinni í norðurhluta Chile til að rannsaka vetnissýaníðsameindirnar sem hafa hringsólað um heiðhvolf Júpíters síðan Shoemaker-Levy 9 rakst á reikistjörnuna. Gögnin frá ALMA gerði teyminu kleift að mæla Dopplervik - hárfína breytingu á tíðni geislunarinnar sem sameindin gefur frá sér - af völdum vindanna á reikistjörnunni. „Með því að mæla Dopplervikið gátum við fundið út vindhraðann á sama hátt og við getum mælt ferðahraða lestar út frá breytingunni sem verður á tíðni hljóðs þegar hún þýtur framhjá okkur,“ útskýrði Vincent Hue, reikistjörnufræðingur við Southwest Research Institute í Bandaríkjunum, meðhöfundur.

Auk þess að mæla óvænju öfluga heimskautavinda tókst teyminu líka að staðfesta tilvist öflugra heiðhvolfsvinda við miðbaug Júpíters með því að mæla vindhraðann í fyrsta sinn. Þar mældist vindhraðinn um 600 km á klukkustund, rúmlega 160 metra á sekúndu.

Mælingar ALMA á vindhraðanum í heiðhvolfinu við heimskautin og miðbaug Júpíters tóku innan við þrjátíu mínútur. „Smáatriðin sem við greindum á svo stuttum tíma sýna mjög vel hversu öflug rannsóknarstöð ALMA er,“ sagði Thomas Greathouse, vísindamaður hjá Southwest Research Institute í Bandaríkjunum, meðhöfndur. „Það kom mér mikið á óvart að sjá fyrstu beinu mælingarnar á þessum vindum.“

„Niðurstöður ALMA opna nýjar dyr að rannsóknum á segulljósunum á heimskautasvæðum Júpíters, sem kom mjög á óvart fyrir aðeins fáeinum mánuðum,“ sagði Cavalié. „Niðurstöðurnar undirbyggja líka enn ítarlegri mælingar sem gerðar verða með JUICE gervitunglinu og hálfsmillímetramælitæki þess,“ bætti Greathouse við. JUICE er JUpiter ICy moons Explorer gervitungl ESA sem skotið verður á loft á næsta ári.

Extremely Large Telescope (ELT) ESO, sem á að opna augun síðar á þennan áratug, mun líka kanna Júpíter. Sjónaukinn mun geta gert nákvæmar mælingar á segulljósum reikistjörnunnar og veitt okkur frekari innsýn í andrúmsloft Júpíters.

Frekari upplýsingar

Greint er frá rannsókninni í greininni „First direct measurement of auroral and equatorial jets in the stratosphere of Jupiter“ sem birt er í dag í Astronomy & Astrophysics (doi:10.1051/0004-6361/202140330).

Í teyminu eru T. Cavalié (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux [LAB], France, and LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University [LESIA], France), B. Benmahi (LAB), V. Hue (Southwest Research Institute [SwRI], USA), R. Moreno (LESIA), E. Lellouch (LESIA), T. Fouchet (LESIA), P. Hartogh (Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung [MPS], Germany), L. Rezac (MPS), T. K. Greathouse (SwRI), G. R. Gladstone (SwRI), J. A. Sinclair (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, USA), M. Dobrijevic (LAB), F. Billebaud (LAB) and C. Jarchow (MPS).

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 16 landa: Austurríkis, Belgíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Írlands, Hollands, Póllands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands, auk gestaþjóðarinnar Chile. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er stór þátttakandi í ALMA, stærsta stjarnvísindaverkefni heims. Á Cerro Armazones, skammt frá Paranal, er ESO að smíða 39 metra risasjónauka, Extremely Large Telescope eða ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), alþjóðleg stjörnustöð, er samstarfsverkefni ESO, National Science Foundation (NSF) í Bandaríkjunum og National Institutes of Natural Sciences (NINS) í Japan, í samvinnu við Chile. ALMA er fjármögnuð af ESO fyrir hönd aðildarríkja þess, af NSF í samstarfi við National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC) og NINS í samvinnu við Academia Sinica (AS) í Taívan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). ESO sér um smíði og rekstur ALMA fyrir hönd aðildarríkjanna en National Radio Astronomy Observatory (NRAO), sem lýtur stjórn Associated Universities, Inc. (AUI), fyrir hönd Norður Ameríku og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) fyrir hönd austur Asíu. Samþætt stjórnun á smíði, prófun og rekstri ALMA er í umsjá Joint ALMA Observatory (JAO).

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Stjörnufræðivefurinn
Ísland
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Thibault Cavalié
Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux
Bordeaux, France
Sími: +33 (0)5 40 00 32 71
Tölvupóstur: thibault.cavalie@u-bordeaux.fr

Bilal Benmahi
Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux
Bordeaux, France
Sími: +33 (0)5 40 00 32 76
Tölvupóstur: bilal.benmahi@u-bordeaux.fr

Vincent Hue
Southwest Research Institute
San Antonio, TX, USA
Sími: +1 (210) 522-5027
Tölvupóstur: vhue@swri.org

Thomas Greathouse
Southwest Research Institute
San Antonio, TX, USA
Sími: +1 (210) 522-2809
Tölvupóstur: tgreathouse@swri.edu

Suzanna Randall (astronomer who did not participate in the study; contact for external comment and questions on ALMA)
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tölvupóstur: srandall@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 3200 6670
Farsími: +49 151 241 664 00
Tölvupóstur: press@eso.org

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso2104.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso2104is
Nafn:Jupiter
Tegund:Solar System : Planet : Feature : Atmosphere
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2021A&A...647L...8C

Myndir

Representation of stratospheric winds near Jupiter’s south pole
Representation of stratospheric winds near Jupiter’s south pole
texti aðeins á ensku
Comet Shoemaker–Levy 9 impacting Jupiter in 1994
Comet Shoemaker–Levy 9 impacting Jupiter in 1994
texti aðeins á ensku
Sharpening up Jupiter
Sharpening up Jupiter
texti aðeins á ensku

Myndskeið

Powerful stratospheric winds near Jupiter’s south pole (animation)
Powerful stratospheric winds near Jupiter’s south pole (animation)
texti aðeins á ensku
Animated view of Jupiter showing comet Shoemaker–Levy 9 impact sites
Animated view of Jupiter showing comet Shoemaker–Levy 9 impact sites
texti aðeins á ensku