Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) собирается начать исследование захватывающих световых шоу гигантов Солнечной системы Урана и Сатурна.
Две отдельные группы астрономов из Университета Лестера будут использовать космический телескоп стоимостью 10 миллиардов долларов для изучения полярных сияний над газовым гигантом Сатурном и холодным ледяным гигантом Ураном. Цель будет состоять в том, чтобы более подробно объяснить процессы, которые создают эти полярные световые шоу на разных планетах.
«JWST уже меняет то, как мы воспринимаем Вселенную, от Солнечной системы, нашего собственного космического двора, до первых галактик, образовавшихся в начале времен», — Хенрик Мелин из Школы физики и астрономии Лестера, который будет руководить расследованию Урана, говорится в заявлении. «Я очень рад, что мне удалось провести время в этой замечательной обсерватории, и эти данные фундаментально повлияют на наше понимание Сатурна и Урана».
Полярные сияния знакомы наблюдателям за небом над Землей как потрясающие Северное сияние и Южное сияние, которые можно увидеть вдоль полюсов нашей планеты, когда они появляются.
Связанный: Астрономы впервые заметили полярное сияние на Солнце
Эти световые шоу возникают над Землей, когда заряженные частицы, исходящие от солнечного ветра, попадают в защитное магнитное поле нашей планеты, известное как магнитосфера. Эти частицы перемещаются по силовым линиям магнитного поля и устремляются за Землю, но при этом они взаимодействуют с частицами в нашей атмосфере, создавая светящийся свет.
Когда Солнце выбрасывает большие объемы звездной плазмы в так называемых корональных выбросах массы, полярные сияния становятся более заметными и их можно увидеть на более низких широтах над Землей.
Хотя полярные сияния и раньше наблюдались над другими планетами Солнечной системы, и они должны быть возможны вокруг любой планеты с атмосферой и магнитным полем, об этих световых шоу пришельцев известно меньше.
В настоящее время относительно мало известно о полярных сияниях Урана — ледяного гиганта с атмосферой из воды, аммиака и метана.
На самом деле только в прошлом году, после трех десятилетий исследований, исследовательская группа из Школы физики и астрономии Лестера под руководством доктора философии. студентка Эмма Томас — подтвердила наличие инфракрасного сияния вокруг Урана.
Из-за прошлого столкновения с телом размером примерно с Землю Уран наклонился под углом 97,77 градуса. Это означает, что его полюса ориентированы почти прямо к Солнцу и от него, а его полярные сияния расположены вокруг того места, которое обычно является экватором для планеты Солнечной системы.
Поскольку Мелин и его коллеги используют JWST для наблюдения за полярными сияниями на Уране, седьмой планете от Солнца, они будут исследовать нечто, предложенное предыдущим открытием уранских полярных сияний: ответственны ли полярные сияния этой далекой планеты за поддержание на ней теплее, чем ожидал?
«Температура всех газовых планет-гигантов, включая Уран, на сотни градусов Кельвина/Цельсия выше, чем предсказывают модели, если только они согреваются Солнцем, что оставляет нам большой вопрос о том, почему эти планеты настолько горячее, чем ожидалось», — Томас сказал в прошлом году. «Одна из теорий предполагает, что причиной этого является энергичное полярное сияние, которое генерирует и выталкивает тепло от полярного сияния вниз к магнитному экватору».
Исследование Урана JWST начнется в начале 2025 года; он будет делать снимки ледяного гиганта за один день всей планеты, который длится около 17 земных часов. Это должно позволить команде составить карту полярных сияний по всему вращению магнитного поля Урана.
Ученые также будут стремиться выяснить, производятся ли выбросы, когда магнитное поле Урана взаимодействует с солнечным ветром, как это происходит над Землей, или же взаимодействующие заряженные частицы исходят из источников внутри системы, подобно тому, как Юпитер создает свои полярные сияния. Существует также вероятность того, что полярные сияния на Уране возникают в результате комбинации этих явлений, точно так же, как, по-видимому, возникают полярные сияния на Сатурне.
Проект JWST Saturn Aurora, возглавляемый ученым Центра космической физики Бостонского университета Люком Муром, будет наблюдать северную область полярных сияний газового гиганта в течение всего 10,6-часового сатурнианского дня. Это позволит команде следить за тем, как меняется температура этого региона по мере вращения газового гиганта.
Впервые обнаружив энергию полярных сияний в атмосфере Сатурна, команда надеется узнать больше об источниках заряженных частиц в атмосфере газового гиганта, которые вызывают его полярные сияния.
Оба исследования гигантских планет JWST будут проводиться с использованием высокочувствительной камеры ближнего инфракрасного диапазона мощного космического телескопа (NIRCam).
Как только эти результаты будут получены, ученые смогут лучше понять процессы, которые создают полярные сияния в Солнечной системе, и, в частности, роль этих механизмов на Земле. Возможно, результаты помогут астрономам собрать информацию о полярных сияниях и вокруг планет за пределами системы: внесолнечных планет или «экзопланет».
«Большинство экзопланет, обнаруженных на данный момент, относятся к категории субнептуновых и, следовательно, физически похожи на Нептун и Уран по размеру. Это также может означать схожие магнитные и атмосферные характеристики», — сказал Томас. «Анализируя полярное сияние Урана, которое напрямую связано как с магнитным полем, так и с атмосферой планеты, мы можем делать прогнозы об атмосферах и магнитных полях этих миров и, следовательно, об их пригодности. для жизни.»
Первоначально опубликовано на Space.com.
