Исследователи, использующие технику, известную как «счастливое изображение», с помощью телескопа Gemini North на Гавайских островах Маунакеа получили изображения самого высокого разрешения Юпитера, когда-либо полученные с земли. Эти изображения являются частью многолетней совместной программы наблюдений с космическим телескопом Хаббл и миссии НАСА "Юнона". Изображения с Gemini в сочетании с наблюдениями Хаббла и Юноны показывают, что удары молнии и некоторые из крупнейших штормов, которые их создают, образуются внутри и вокруг больших конвективных ячеек над глубокими облаками водяного льда и жидкости. Новые наблюдения также подтверждают, что темные пятна в знаменитом Большом красном пятне на самом деле являются пробелами в облачном покрове, а не связаны с изменением цвета облаков.
Благодаря трем годам изучения снимков с использованием международной обсерватории Gemini и программы NSF NOIRLab, мы проникли глубоко в облачные вершины Юпитера. Ультра-четкие инфракрасные изображения Gemini дополняют оптические и ультрафиолетовые наблюдения Хаббла и радионаблюдения на космическом аппарате Юнона, открывая новые секреты о планете-гиганте.
«Данные Gemini были критически важны, потому что они позволили нам регулярно исследовать облака Юпитера», - сказал Майкл Вонг из Калифорнийского университета в Беркли. «Мы использовали очень мощную технику, называемую счастливым снимком», - добавляет Вонг. При удачной съемке получается большое количество изображений с очень короткой экспозицией и используются только самые четкие изображения, когда атмосфера Земли кратковременно стабильна. Результатом в этом случае являются некоторые из самых четких инфракрасных изображений Юпитера, когда-либо полученных с земли. По словам Вонга «эти изображения конкурируют даже со снимками из космоса».
Инфракрасный имидж-сканер Gemini North (NIRI) позволяет астрономам всматриваться в сильные штормы Юпитера, поскольку инфракрасный свет с большей длиной волны может проходить сквозь тонкую дымку, но затеняется более плотными облаками высоко в атмосфере Юпитера. Это создает эффект, похожий на «фонарь» на изображениях, где теплые глубокие слои атмосферы Юпитера светятся сквозь щели в плотном облачном покрове планеты.
Подробные многоволновые снимки Юпитера, выполненные Gemini и Хабблом за последние три года оказались крайне важными для консолидации с наблюдениями орбитального спутника Юнона, что в свою очередь крайне важно для понимания закономерностей ветровых потоков на Юпитере, его атмосферных волн и циклонов. Два телескопа, вместе с Юноной, могут наблюдать за атмосферой Юпитера - его потоками ветра, газа, тепла и погодных явлений, обеспечивая понимание его природы.
Картирование гигантских гроз молний
На каждом из своих близких проходов над облаками Юпитера Юнона обнаруживала радиосигналы, создаваемые мощными вспышками молнии, называемыми сфериками (сокращение от атмосферных - atmospherics) и свистами (называемыми так из-за свистоподобного тона, который они вызывают на радиоприемниках). Когда это было возможно, Gemini и Хаббл сосредоточивались на Юпитере и получали карты гигантской планеты с высоким разрешением и широкими площадями.
Инструменты Юноны могли определять координаты широты и долготы скоплений сферических и свистящих сигналов. С изображениями Gemini и Хаббла на разных длинах волн исследователи теперь могут исследовать структуру облаков в этих местах. Комбинируя эти три потока информации, исследовательская группа обнаружила, что удары молнии и некоторые из крупнейших штормовых систем, которые их создают, образуются внутри и вокруг больших конвективных ячеек над глубокими облаками водяного льда и жидкости.
«Ученые отслеживают молнии, потому что они является маркером конвекции, турбулентного процесса смешивания, который переносит внутреннее тепло Юпитера до видимых верхних облаков», - объяснил Вонг. Самая большая концентрация молнии, замеченная Юноной, была вызвана вихрем, называемым «нитевидный циклон». Изображения от Gemini и Хаббла показывают детали в циклоне, что он представляет собой извилистую коллекцию высоких конвективных облаков с глубокими промежутками, открывающими проблески водяных облаков глубоко внизу.
«Исследования источников молнии помогут нам понять, чем конвекция на Юпитере отличается от конвекции в атмосфере Земли или похожа на нее», - прокомментировал Вонг.
Светящиеся черты в Большом Красном Пятне
Осматривая газовый гигант в поисках просветов в облачном покрове, Gemini заметил характерное свечение в Большом Красном Пятне, указывавшее на ясный вид вниз, на глубокие, более теплые слои атмосферы.
«Подобные особенности были замечены в Большом красном пятне и раньше, - сказал член команды Гленн Ортон из JPL, но наблюдение в видимом свете не смогло различить более темный материал облаков и более тонкий облачный покров над теплым внутренним пространством Юпитера, поэтому их природа оставалась загадкой».
Теперь с данными от Gemini эта загадка разгадана. Там, где изображения от Хаббла показывают темный полукруг в Большом Красном Пятне, изображения, сделанные Gemini с использованием инфракрасного света, показывают яркую дугу, освещающую регион. Это инфракрасное свечение, вызванное внутренним жаром Юпитера, было бы заблокировано более густыми облаками, но оно может проходить сквозь туманную атмосферу Юпитера без помех.
Рассматривая яркие инфракрасные горячие точки, Gemini подтверждает, что они являются пробелами в облаках. Несмотря на то, что более ранние наблюдения видели темные объекты в Большом Красном Пятне, быстро закрученные в нем ветры скрывали истинную природу этих пятен, пока не были проведены одновременные наблюдения Хаббла и Gemini.
«NIRI в Gemini North - это наиболее эффективный способ для исследователей из США и международного партнерства Gemini получить подробные карты Юпитера на этой длине волны», - пояснил Вонг. Gemini достигли 500-километрового разрешения на Юпитере. «При таком разрешении телескоп мог увидеть две фары автомобиля в 1700 км», - сказал Эндрю Стивенс, астроном из Gemini, который вел наблюдения.
«Эти скоординированные наблюдения еще раз доказывают, что новаторская астрономия стала возможной благодаря сочетанию возможностей телескопов Gemini с наземными и космическими объектами», - сказал Мартин Стилл, директор астрономической программы Национального научного фонда. «Международное партнерство Gemini предоставляет открытый доступ к мощной комбинации телескопов, гибкого планирования и широкого выбора сменных инструментов».
По информации https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20200508143251
