A római főistenről elnevezetett bolygónak, a Jupiternek saját kis rendszere van: a körülötte keringő holdak mozgása győzte meg Galileo Galileit a 17. század elején, hogy nem a Föld a Világegyetem középpontja. Több mint 400 évvel később a NASA James Webb-űrteleszkópja teljes kapacitásával a Jupiter és holdjai felé fog fordulni.
Egy több mint 40 főből álló kutatócsoport Imke de Pater (University of California, Berkeley) és Thierry Fouchet (Observatoire de Paris) vezetésével nagyratörő megfigyelési programot dolgozott ki, amely a Webb-űrtávcső első tudományos megfigyeléseire fog épülni a Naprendszerben. A kutatás a Webb Early Release Science (ERS) program keretében valósul meg, amely a kiválasztott projektek számára a teleszkóp küldetésének korai szakaszára biztosít megfigyelési időt. A program így lehetővé teszi a kutatóknak, hogy megtanulják a leghatékonyabban kihasználni a Webb képességeit, miközben tudományos eredményeket produkálnak. A 2021-ben elinduló James Webb-űrteleszkóp lesz a világ első számú űrcsillagászati obszervatóriuma, amely a NASA, az Európai Űrügynökség (ESA) és a Kanadai Űrügynökség partnerségében valósul meg.
„Nagy kihívást jelentő kísérlet lesz.” – mondta de Pater. „A Jupiter nagyon fényes, a Webb műszerei pedig nagyon érzékenyek. Megfigyelni mind a fényes bolygót, mind pedig a halványabb gyűrűket kiváló teszt lesz, hogy megtudjuk, mit hozhatunk ki a Webb innovatív technológiájából.”
A Jupiter
Az űrtávcső műszereinek beállításához a csillagászoknak számításba kell venniük a fényes Jupiter forgását is, mivel a bolygón egy nap csupán 10 órán át tart. Több képből kell összeállítani egy mozaikot, hogy egy bizonyos területet, például a Nagy Vörös Folt elnevezésű vihart egyben láthassunk, ez pedig nem egyszerű feladat, ha a vizsgált objektum közben mozog. Sok távcső vizsgálta már a Jupitert és annak viharait, de a Webb-űrtávcső nagy tükre és korszerű műszerei új adatokkal fognak szolgálni róluk.
„Tudjuk, hogy a Nagy Vörös Folt felett a légkör alacsonyabb hőmérsékletű, mint a Jupiter más vidékein, de nagyobb magasságokban, a mezoszférában már melegebbnek látszik. A Webb-űrtávcsővel ezt a jelenséget is megfigyeljük.” – mondta de Pater.
A távcső a bolygó poláris régiója fölött is megvizsgálja a légkört. Ezen a területen fedezett fel a Juno űrszonda cikloncsoportokat. A Webb spektroszkópiai adatai sokkal részletesebb információkkal fognak szolgálni a szelekről, a felhőket alkotó részecskékről, a gáz összetételéről és a hőmérsékletről, mint a korábbi megfigyelések.
A Jupiter rendszerének megfigyelései hasznosak lesznek a Naprendszer óriásbolygóinak későbbi vizsgálatakor. A kutatócsoport feladata lesz az is, hogy a Webb-űrtávcsövet használva kidolgozzanak egy olyan együttműködést, amelyet később más kutatók is alkalmazhatnak.
A gyűrűk
A Naprendszer mind a négy gázóriásának vannak gyűrűi, de a Szaturnusz gyűrűi a leglátványosabbak. A Jupiter gyűrűrendszere három részből áll: egy főgyűrűből, azon belül a halóból, ami olyan alakú, mint egy kétszeresen domború lencse, valamint egy kettős, legkülső gyűrűből. A Jupiter gyűrűrendszere rendkívül halvány, mert a gyűrűket alkotó részecskék olyan aprók és olyan ritkásan helyezkednek el, hogy kevés fényt vernek vissza. A fényes bolygóhoz képest gyakorlatilag nem is látszanak, így megfigyelésük kihívást jelent.
„A Webb műszereit a képességükhöz mérten a lehető legjobban kihasználjuk, hogy egyedülálló megfigyeléseket végezzünk.” – mondta Michael Wong (University of California, Berkeley). A kutatócsoport olyan stratégiákat fog kidolgozni, amelyekkel a csillagászok megküzdhetnek a Jupiter rendszerének eltérő fényességeivel – ez talán azokat is fogja segíteni, akik a fényes csillagok körül keringő exobolygókat vizsgálják.
A kutatók a gyűrűket is meg fogják figyelni. De Pater szerint lehetnek eddig fel nem fedezett, rövid életű, apróbb holdak a dinamikus gyűrűrendszerben, és üstökösök becsapódásakor keletkezett lehetséges fodrozódások, hasonlóan azokhoz, amelyeket a Shoemaker-Levy 9 üstökös becsapódása okozott 1994-ben.
A Ganymede
A jeges Ganymede hold számos jellemzője lenyűgözi a csillagászokat. Amellett, hogy ez a Naprendszer legnagyobb holdja, és még a Merkúr bolygónál is nagyobb, ez az egyetlen hold, amelyről tudjuk, hogy saját mágneses tere van. A kutatócsoport meg fogja vizsgálni a Ganymede légkörének legkülső rétegeit, az exoszféráját, hogy jobban megismerjük a hold és a Jupiter mágneses terében lévő részecskék kölcsönhatásait.
Arra is van bizonyíték, hogy a Ganymede vastag jégfelszíne alatt folyékony, sós vízű óceán rejtőzhet, amelyet a Webb a felszíni sók és más vegyületek spektroszkópiai vizsgálatával fog elemezni. A Ganymede felszínének tanulmányozása során a kutatók értékes tapasztalatokat szerezhetnek a Naprendszer jeges holdjainak vizsgálatához, amelyekről szintén úgy gondolják, hogy felszín alatti óceánt rejtenek, így a Szaturnusz Enceladus holdja, valamint a Jupiter egy másik holdja, az Europa kutatásához is.
Az Io
A Ganymede szöges ellentéte egy másik hold, az Io, amit szintén tanulmányozni fog a kutatócsoport. Az Io aktív vulkanikus világ. Dinamikus felszínét több száz hatalmas tűzhányó tarkítja, amelyek mellett a földi vulkánok eltörpülnek, de olvadt lávából álló tavakat és megszilárdult lávával borított „árterületeket” is találunk rajta. A csillagászok a Webb-űrtávcsővel tervezik megvizsgálni az Io vulkánjainak a hold légkörére gyakorolt hatásait.
„Még mindig keveset tudunk az Io légköri hőmérséklet-eloszlásáról, mivel nincsenek adataink, amelyekkel megismerhetjük a hőmérsékletet a különböző magasságokban.” – mondta de Pater. „A Földön természetes, hogy ha felmászunk egy hegyre, a levegő hűvösebb lesz – vajon így van ez az Ión is? Egyelőre nem tudjuk, de a Webb segíthet kideríteni.”
Egy másik rejtély, amit a Webb vizsgálni fog, a „rejtőzködő vulkánok” jelenléte, amelyek gázkilövellését nem kíséri fényvisszaverő por, amit a Voyager és a Galileo űrszondákhoz hasonló űreszközök érzékelhetnének, és így eddig észrevétlenül maradtak. A Webb nagy térbeli felbontása lehetővé teszi, hogy elkülönítsük a különböző vulkánokat, amelyeket eddig egybefüggő területként láttunk, így a kutatók részletes adatokat kaphatnak az Io geológiájáról.
A Webb a hold forró területeinek hőmérsékletéről is adatokat fog szolgáltatni. Meghatározza, hogy az Io vulkanizmusa a Föld jelenlegi vulkanizmusára hasonlít-e, vagy magasabb a hőmérséklet, és inkább a Föld kialakulását követő időszakra emlékeztet. A Galileo küldetés és a földi obszervatóriumok korábbi megfigyelései már mutatták jelét ennek a magas hőmérsékletnek, a Webb pedig folytatja a kutatást, és új bizonyítékokat szolgáltathat, amelyek eldönthetik a kérdést.
A Webb nem szorítja háttérbe a többi obszervatórium munkáját, hanem együtt dolgozik majd velük, magyarázta Wong. „A Webb spektroszkópiai megfigyelései csak az égitest egy kis területét fedik le, ezért a földi obszervatóriumok globális megfigyelései megmutathatják, hogyan illeszkednek a Webb részletes adatai a nagyobb képbe, hasonlóan ahhoz, ahogy a Hubble és a Gemini teleszkóp állítja kontextusba a Junóról készült közeli megfigyeléseket.”
A Webb adatai a Jupiter viharairól és légköréről ki fogják egészíteni a Juno megfigyeléseit, amelyek a Webb által nem észlelt, villámlásokból származó rádiójeleket is tartalmazzák. „Egy obszervatórium vagy űreszköz sem képes önmagában mindezekre.” – mondta Wong. „Ezért mind izgatottak vagyunk a különböző obszervatóriumok adatainak egyesítésével kapcsolatban, mert sokkal többet tanulhatunk így, mint egyetlen forrásból.”
Forrás: NASA
