تلسکوپ وب و نمایی منحصر به فرد از 2 قمر مشتری

تلسکوپ وب ناسا نماهای طیف‌سنجی و مادون قرمز 2 قمر مشتری، گانیمید و آیو را ارسال کرده است و بینش جدیدی از این جهان‌های دور ارائه می‌دهد.

در اینجا 2 قمر مشتری، گانیمید (بزرگترین قمر) در سمت چپ و آیو (قمر با تعداد زیادی آتشفشان فعال) در سمت راست قرار دارند. تلسکوپ وب هر دو را در 15 نوامبر 2022 ثبت کرد. تلسکوپ گانیمید یک تصویر طیف‌سنجی است (جایی که نور سفید به رنگین کمانی از رنگ‌ها تقسیم می‌شود). تصویر آیو یک تصویر مادون قرمز یا حرارتی است. تصویر گانیمید پراکسید هیدروژن را در قطبهای قمر نشان می‌دهد. تصویر آیو فورانهای آتشفشانی عظیم (نقاط روشن) را نشان می‌دهد. تصویر گانیمید از سامانتا ترامبو از کرنل. تصویر آیو از ایمکه دو پاتر از UC Berkeley.

تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا تصاویر خارق‌العاده‌ای از اعماق کیهان ارائه می‌دهد و مکانهای آشنا را به شیوه‌هایی نشان می‌دهد که قبلاً دیده نشده بود. اما در منظومه شمسی خودمان نیز اجسام بسیار نزدیک به خانه را مورد توجه قرار داده است و دوباره این کار را کرد!

دانشمندان دو تصویر جدید از وب، از دو قمر مشتری، گانیمید و آیو، در اواخر ژوئیه 2023 منتشر کردند. تصاویر جدید آنطور که اغلب می بینیم و با چشمان خود می بینیم، نور بصری نیستند. در عوض، آنها تصاویر طیف سنجی و مادون قرمز هستند. محققان دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و دانشگاه کورنل کار خود را بر روی تصاویر جدید در 26 جولای 2023 اعلام کردند.

نمایی جدید از 2 قمر مشتری از تلسکوپ وب

وب در درجه اول ستارگان و کهکشانهای دور را مطالعه می‌کند. اما این بدان معنا نیست که نمی‌تواند اجرام منظومه شمسی را نیز مشاهده کند. و در واقع، از جمله مشتری، زحل، اورانوس، نپتون، قمر اقیانوسی زحل، انسلادوس و حتی دنباله‌دارها را دارد.

ایمکه دی پاتر از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، نویسنده اصلی مقاله آیو، گفت:

این امر نشان می‌دهد که ما می‌توانیم با تلسکوپ فضایی جیمز وب روی اجرام منظومه شمسی علم باورنکردنی انجام دهیم، حتی اگر جسم واقعاً بسیار درخشان باشد، مانند مشتری، اما همچنین وقتی به چیزهای بسیار کم‌نور در کنار مشتری نگاه می‌کنید.

پراکسید هیدروژن در قطبهای گانیمید

سامانتا ترامبو از دانشگاه کرنل، مطالعه گانیمید را رهبری کرد. وب از طیف‌نگار فروسرخ نزدیک خود (NIRSpec) برای مطالعه قطبهای شمالی و جنوبی ماه استفاده کرد. پراکسید هیدروژن (H2O2) را شناسایی کرد که ذرات باردار در اطراف مشتری و گانیمید هنگام برخورد با یخ در قطب ایجاد می‌شوند.

فرآیند ایجاد پراکسید هیدروژن، رادیولیز نامیده می‌شود.

با استفاده از مشاهدات به‌دست‌آمده با JWST به‌عنوان بخشی از برنامه Early Release Science که در منظومه مشتری کاوش می‌کند، ما کشف پراکسید هیدروژن را گزارش می‌کنیم، محصولی از تجزیه رادیویی یخ آب که به‌ویژه در عرض‌های جغرافیایی بالا محدود شده است.

میدان مغناطیسی گانیمید نقش دارد

محققان می‌گویند که این اتفاق در قطب‌های گانیمید رخ می‌دهد، زیرا ماه – بر خلاف سایر قمرهای منظومه شمسی – دارای میدان مغناطیسی است. ترامبو گفت:

JWST که حضور پراکسید هیدروژن را در قطب‌های گانیمد آشکار می‌کند، برای اولین بار نشان می‌دهد که ذرات باردار قیف‌شده در امتداد میدان مغناطیسی گانیمد ترجیحاً شیمی سطح کلاهک‌های قطبی آن را تغییر می‌دهند.

ترامبو افزود:

درست مانند اینکه میدان مغناطیسی زمین ذرات باردار را از خورشید به بالاترین عرض های جغرافیایی هدایت می‌کند و باعث ایجاد شفق می‌شود، میدان مغناطیسی گانیمید نیز همین کار را با ذرات باردار از مگنتوسفر مشتری انجام می‌دهد. این ذرات نه تنها باعث ایجاد شفقهای قطبی در گانیمید می‌شوند، بلکه بر سطح یخی نیز تأثیر می‌گذارند.

این امر احتمالاً یک فرآیند بسیار مهم و گسترده است. این مشاهدات گانیمید دریچه‌ای کلیدی برای درک اینکه چگونه چنین تجزیه رادیویی آب ممکن است شیمی را بر روی اجرام یخی در سراسر منظومه شمسی بیرونی، از جمله در اروپا و کالیستو همسایه (چهارمین قمر گالیله) هدایت کند.

همانطور که دو پاتر نیز اشاره کرد:

این امر کمک می‌کند تا در واقع بفهمیم این به اصطلاح رادیولیز چگونه کار می کند و در واقع، براساس آزمایشهای آزمایشگاهی روی زمین، همانطور که مردم انتظار داشتند کار می‌کند.

گانیمید همچنین بزرگترین قمر منظومه شمسی است.

این نماها سطح آیو را با اندازه‌گیری‌های طیفی اضافه شده (سمت چپ) و اندازه‌گیری‌های مادون قرمز حرارتی (راست) نشان می‌دهند. درخشندگی مشخصی از کانون آتشفشانی Kanehekili Fluctus وجود دارد. اندازه‌گیری‌های طیفی همچنین انتشار منواکسید گوگرد «ممنوع» را نشان می‌دهد. تصویر از  کریس موکل/ ایمکه دی پاتر (UC Berkeley)؛ نقشه Io توسط USGS/UC Berkeley.

آتشفشان‌های فعال آیو

مقاله دوم بر روی Io، فعال ترین جسم آتشفشانی در منظومه شمسی تمرکز دارد. در 15 نوامبر 2022، وب فوران های مداوم را به ویژه در دو مکان مشاهده کرد. اینها Loki Patera و Kanehekili Fluctus بودند. به طور خاص، مشاهدات یک ویژگی انتشار را نشان داد که توسط انتقال “ممنوع” گاز مونوکسید گوگرد (SO) در Kanehekili Fluctus ایجاد می‌شود. انتشار مونوکسید گوگرد معمولاً بسیار ضعیف است و فقط برای مدت کوتاهی دوام می‌آورد. این اتفاق پس از “برانگیخته” شدن در جو نازک دی اکسید گوگرد (SO2) آیو رخ می‌دهد. در حقیقت، مشاهده انتشار گازهای گلخانه ای آنقدر سخت است که تنها زمانی می توان آنها را تشخیص داد که آیو در سایه مشتری باشد. دی اکسید گوگرد روی سطح ماه منجمد می شود و تنها مونوکسید باقی می‌ماند و تشخیص آن را آسانتر می‌کند.

همانطور که مقاله توضیح می دهد:

ما Io را با JWST در نوامبر 2022 مشاهده کردیم، در حالی که ماهواره در سایه مشتری قرار داشت، و آتشفشانهای درخشان ظاهر می شوند بدون اینکه (تا حدی) توسط نور منعکس شده خورشید پنهان شوند. ما آتشفشانهای Loki Patera و Kanehekili Fluctus را شناسایی کردیم. دومی فوق‌العاده روشن بود و لوکی پاترا احتمالاً وارد فاز درخشانی جدیدی شده بود.

دی اکسید گوگرد برای اولین بار به آتشفشانهای آیو مرتبط شد

بنابراین، وب اولین شواهد قطعی را ارائه کرده است که مونوکسید گوگرد برانگیخته را به آتشفشان ها مرتبط می کند. روزنامه می گوید:

این اولین بار است که این تشعشع در بالای یک آتشفشان فعال دیده می‌شود و نشان می‌دهد که چنین گسیل‌هایی توسط مولکول‌های SO بلافاصله پس از خروج از دریچه تولید می‌شوند.

دی پاتر همچنین گفت:

این مشاهدات با وب برای اولین بار نشان می‌دهد که این SO برانگیخته در واقع از یک آتشفشان آمده است.

دی پاتر در واقع سطوح پایینی از این مونوکسید سولفور برانگیخته را قبلاً با استفاده از W.M. تلسکوپهای رصدخانه کک در هاوایی با این حال، در آن زمان، محققان نتوانستند نقاط داغ را به هیچ آتشفشان شناخته شده‌ای مرتبط کنند. در نتیجه، آنها این نظریه را مطرح کردند که ممکن است “آتشفشانهای مخفی” در آیو وجود داشته باشد. اینها گاز ساطع می کنند اما گرد و غبار ندارند و مشاهده آنها را سخت تر می کند.

وب اولین کسی است که ارتباط بین مونوکسید گوگرد برانگیخته و آتشفشان های Io را نشان می‌دهد. اما دو پاتر و همکارانش قبلاً این فرضیه را مطرح کرده بودند. او گفت:

ارتباط بین SO و آتشفشان‌ها با فرضیه‌ای که در سال 2002 داشتیم، ارتباط دارد تا توضیح دهد که چگونه می‌توانیم انتشار SO را اصلا ببینیم. تنها راهی که می‌توانیم این انتشار را توضیح دهیم این است که SO در دریچه آتشفشانی در دمای 1500 کلوین [2200 فارنهایت یا 1200 درجه سانتیگراد] یا بیشتر برانگیخته شود و در این حالت برانگیخته بیرون بیاید و فوتون خود را در عرض چند ثانیه از دست بدهد و این انتشاری است که ما می بینیم. بنابراین این مشاهدات اولین مشاهداتی هستند که در واقع نشان می‌دهند که این محتمل‌ترین مکانیسم است که چرا ما آن SO را می‌بینیم.

فضاپیمای جونو ناسا تصویری از گانیمید (سمت چپ) و کاوشگر گالیله تصویر آیو (راست) گرفت. تصویر از طریق ناسا / JPL / USGS / UC برکلی.

وقتی وب آتشفشان Loki Patera را دید، روشنتر از مشاهدات قبلی بود. ستاره‌شناسان در آگوست و سپتامبر 2022 از Keck برای آن مشاهدات استفاده کردند. همانطور که دو پاتر اشاره کرد:

مشاهدات وب نشان داد که در واقع فورانها شروع شده‌اند و بسیار درخشان تر از آنچه بود که در ماه سپتامبر دیده بودیم.

مشاهدات بعدی وب از آیو در اواخر این ماه خواهد بود. مانند قبل، محققان آن را زمانی انجام خواهند داد که آیو در سایه مشتری باشد.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

Webb telescope provides unique view of 2 Jupiter moons

Posted by

Paul Scott Anderson

August 8, 2023

منبع:

https://earthsky.org/space/webb-telescope-jupiter-ganymede-io/