Sarki fény akkor jön létre, amikor nagy energiájú részecskék lépnek be egy bolygó légkörébe a mágneses pólusok közelében, és gázatomokkal ütköznek. A Jupiter sarki fényei nem csak hatalmas méretűek, de több százszor nagyobb energiájúak is, mint a földi sarki fények. Ezeket az intenzív sarki fényeket napviharok okozzák – amikor töltött részecskék záporoznak a felső légkörre, gerjesztve a gázokat, amelyek vörös, zöld és lila színben izzanak.
De a Jupiter esetében van egy további forrása is a sarki fényeknek: a gázóriás erős mágneses mezeje töltött részecskéket ragad el a környezetéből. Ebbe nemcsak a napszélben lévő töltött részecskék tartoznak bele, hanem például a nagy vulkánjairól ismert, Ió nevű hold által az űrbe bocsátott részecskék is. Az Ió vulkánjai olyan részecskéket lövellnek ki, amelyek figyelemre méltó módon kikerülhetnek a hold gravitációs fennhatóságából, és pályára állhatnak a Jupiter körül.
A napviharok során a Nap által kibocsátott töltött részecskék áradata szintén eléri a bolygót. A Jupiter nagy és erős mágneses mezeje aztán óriási sebességre gyorsítja fel ezeket. A gyors részecskék pedig nagy energiával csapódnak a bolygó légkörébe, ami gerjeszti a gázt, és izzást okoz.
Most a James Webb űrtávcső egyedülálló képességei révén új betekintést nyerhettek a kutatók a Jupiter sarki fényeinek működésébe. A teleszkóp érzékenysége lehetővé teszi a csillagászok számára, hogy növeljék a zársebességet a gyorsan változó sarki fényjelenségek megörökítése érdekében. Az új adatokat a Webb közeli infravörös kamerájával (NIRCam) 2023 karácsonyán rögzítette a Jonathan Nichols, a Leicesteri Egyetem kutatócsoportjának vezetője.
„Meg akartuk nézni, milyen gyorsan változik a sarki fény, arra számítottunk, hogy komótosan, talán negyedóránként talán elhalványulhat. Ehelyett azt figyeltük meg, hogy az egész sarkvidék sistereg és villog pompázik, néha másodpercenként váltakozva” – mondja a kutató.
A szakértők adataiból kiderült, hogy a H3+ néven ismert hidrogénion kibocsátása sokkal változékonyabb, mint korábban hitték. A megfigyelések segíthetnek a kutatóknak abban, hogy jobban megértsék, hogyan melegszik és hűl a Jupiter felső légköre. A csapat ugyanakkor néhány megmagyarázatlan dolgot is felfedezett az adatokban.
„Ami még különlegesebbé tette ezeket a megfigyeléseket, hogy a NASA/ESA Hubble űrteleszkópjával egyidejűleg ultraibolya tartományban is készítettünk felvételeket” – tette hozzá Jonathan. „Bizarr módon a Webb által megfigyelt legerősebb fényeknek nem volt igazi megfelelőjük a Hubble képein. Ez komoly fejtörést okozott. Ahhoz, hogy a Webb és a Hubble által is észlelt fények kombinációja létrejöjjön, a légkörbe csapódó, látszólag lehetetlennek tűnően nagy mennyiségű, nagyon alacsony energiájú részecskék kombinációjára van szükség – hasonlóan a szitáló esőhöz. Még mindig nem értjük, hogyan történhet ez.”
A kutatócsoport most azt tervezi, hogy célzottan ezt a Hubble és a Webb adatai közötti eltérést tanulmányozzák, és hogy feltárják a Jupiter légkörére és űrbéli környezetére gyakorolt, tágabb értelemben vett következményeket. A kutatást további Webb-megfigyelésekkel is folytatni kívánják, amelyeket a NASA Juno űrszondájának adataival is össze tudnak vetni, hogy jobban feltárják a rejtélyes fénykibocsátás okát.
Ezek a megfigyelések az Európai Űrügynökség Jupiter Icy Moons Explorer, Juice nevű űrszondáját is segíthetik, amely jelenleg is a Jupiter felé tart, hogy részletes megfigyeléseket végezzen az óriás gázbolygóról és három nagy, óceánokat hordozó holdjáról. A Juice hét egyedi tudományos műszerrel, köztük két képalkotó berendezéssel veszi majd szemügyre a Jupiter sarki fényeit. Ezek a közeli megfigyelések segítenek majd megérteni, hogyan hat egymásra a bolygó mágneses mezője és légköre, valamint milyen az Ió és a többi holdról származó töltött részecskék hatása a Jupiter légkörére.
