На Юпітері, з його ураганами, сильними вітрами, полярними сяйвами та екстремальними значеннями температури і тиску, багато чого відбувається. Тепер космічний телескоп Джеймса Вебба зробив нові зображення планети. Спостереження «Вебба» дадуть науковцям ще більше підказок про внутрішню будову Юпітера.

«Чесно кажучи, ми не очікували, що це буде так добре», — сказав планетолог Імке де Патер (Imke de Pater), заслужений професор Каліфорнійського університету в Берклі. Де Патер очолював спостереження за Юпітером разом із Тьєррі Фуше (Thierry Fouchet), професором Паризької обсерваторії, у рамках міжнародної співпраці за програмою Webb’s Early Release Science («Попередні повідомлення про науку JWST»). «Вебб» — це міжнародна місія під керівництвом NASA разом з партнерами ESA (European Space Agency, Європейське космічне агентство) і CSA (Canadian Space Agency, Канадське космічне агентство). «Це справді дивовижно, що ми можемо побачити деталі Юпітера разом з його кільцями, крихітними супутниками і навіть галактиками на одному зображенні», — сказали вони.

Два зображення отримано за допомогою камери ближнього інфрачервоного діапазону (Near-Infrared Camera, NIRCam), яка оснащена трьома спеціалізованими інфрачервоними фільтрами. Вони дали змогу побачити деталі планети. Оскільки інфрачервоне світло невидиме для людського ока, його показали в умовних кольорах. Зазвичай електромагнітне випромінювання з довгими хвилями показують червоними, а з короткими — синіми кольорами. Науковці співпрацювали з громадським вченим Джуді Шмідт (Judy Schmidt), щоб перевести дані «Вебба» в зображення.

На окремій світлині Юпітера, створеній з кількох зображень від «Вебба», полярні сяйва простягаються на велику висоту як над північним, так і над південним полюсами планети. Полярні сяйва чітко видно у фільтрі, який пропускає довгохвильове інфрачервона випромінювання. Він також виділяє світло, відбите від нижніх хмар і туману у верхніх шарах атмосфери. Інший фільтр, зіставлений із жовтим і зеленим кольорами, показує марево, що кружляє навколо північного та південного полюсів. Третій фільтр, зіставлений із синім, демонструє світло, яке відбивається від глибшої основної хмари.

Велика Червона Пляма, відомий ураган в атмосфері Юпітера (він такий великий, що міг би поглинути Землю), має вигляд білої плями на цих знімках, як й інші хмари, бо вони відбивають багато сонячного світла.

«Яскравість тут вказує на велику висоту, тому Велика Червона Пляма має висотні тумани, як і екваторіальний регіон», — сказала Гайді Гаммел  (Heidi Hammel), міждисциплінарний науковець «Вебба» із спостережень за Сонячною системою та віце-президент з науки AURA (Association of Universities for Research in Astronomy). «Численні яскраві білі “плями” та “смуги”, ймовірно, є верхівками хмар конденсованих конвективних ураганів на великій висоті». Навпаки, темні смуги на північ від екваторіального регіону мають невелику хмарність.

Складене з окремих знімків зображення системи Юпітера, отриманих за допомогою камери ближнього інфрачервоного діапазону (Near-Infrared Camera, NIRCam) космічного телескопа Джеймса Вебба за допомогою двох фільтрів – F212N (помаранчевий) і F335M (блакитний). Угорі без позначень і з позначеннями внизу. Авторські права: NASA, ESA, CSA, наукова група ERS Jupiter; обробка зображень Рікардо Уесо (UPV/EHU) та Джуді Шмідт. Фото з сайту https://blogs.nasa.gov.

Широким поглядом «Вебб» бачить Юпітер та його слабкі кільця, які в мільйон разів тьмяніші за планету, і два крихітні супутники — Амальтею та Адрастею. Розмиті плями на тлі зображення, ймовірно, є галактиками, які «обрамляють» це зображення Юпітера.

«Це одне зображення показує в сукупності суть науки нашої програми про систему Юпітера, яка вивчає динаміку та хімію самого Юпітера, його кілець і системи супутників», — сказав Фуше. Дослідники вже почали аналізувати дані «Вебба», щоб отримати нові наукові результати щодо найбільшої планети нашої Сонячної системи.

Дані з таких телескопів, як «Вебб», надходять на Землю у «сирому» вигляді. Вони містить інформацію про яскравість світла на приймачах телескопа. Ця інформація надходить до Наукового інституту космічного телескопа (Space Telescope Science Institute, STScI), науково-оперативного центру місії «Вебба», як первинні дані. STScI обробляє їх в калібровані файли для наукового аналізу та доставляє їх до Архіву космічних телескопів Мікульського (Mikulski Archive for Space Telescopes) для поширення серед науковців. Потім, за результатами своїх досліджень, вчені перетворюють цю інформацію на такі зображення (ось подкаст про це). Тоді як науковці STScI формально обробляють зображення «Вебба» для офіційного випуску даних, непрофесійні астрономи, відомі як громадські вчені, часто заходять в загальнодоступний архів даних, щоб також отримати та обробити зображення.

Джуді Шмідт з Модесто в Каліфорнії, давній обробник зображень у громадській науковій спільноті, обробила ці нові світлини Юпітера. Для отримання зображення, яке містить крихітні супутники, вона співпрацювала з Рікардо Уесо (Ricardo Hueso), співучасником отримання цих спостережних даних, який вивчає атмосфери планет в Університеті Країни Басків в Іспанії.

Вчений-громадянин Джуді Шмідт з Модесто, штат Каліфорнія, обробляє астрономічні зображення, отримані за допомогою космічних телескопів NASA, таких як Космічний телескоп імені Габбла. Прикладом її роботи є Метелик Мінковського (показано праворуч) — планетарна туманність у напрямку сузір’я Змієносця. Фото з сайту https://blogs.nasa.gov.

Шмідт не здобула професійну астрономічної освіти. Але 10 років тому конкурс ESA розпалив її невгамовну пристрасть до обробки зображень. Конкурс «Hubble’s Hidden Treasures» («Приховані скарби Габбла») запрошував громадськість знайти нові перлини в даних телескопа «Габбл». З майже 3000 учасників Шмідт посіла третє місце за зображення новонародженої зорі.

Після конкурсу ESA вона працює над даними «Габбла» та інших телескопів. Це її гобі. «Щось з цього просто застрягло в мені, і я не можу зупинитися», — сказала вона. «Я можу проводити години й години щодня за цим заняттям».

Любов до астрономічних зображень привела її до обробки зображень туманностей, кулястих зоряних скупчень, ділянок зореутворення і більш разючих космічних об’єктів. Її керівна філософія: «Я намагаюся, щоб це мало природний вигляд, навіть якщо це не зовсім схоже на те, що бачить ваше око». Ці зображення привернули увагу професійних вчених, зокрема Гаммела (Hammel), який раніше співпрацював зі Шмідтом (Schmidt) над уточненням зображень від «Габбла» зіткнення комети Шумейкера-Леві 9 з Юпітером.

Насправді з Юпітером важче працювати, ніж з більш віддаленими космічними чудесами, каже Шмідт, бо він швидко обертається. Об’єднати багато знімків в одне зображення буває складно, бо відмінні риси Юпітера змінилися протягом часу, коли отримували знімки. Іноді їй доводиться вносити цифрові коригування, щоб зображення було зрозумілим.

«Вебб» виконає спостереження кожної фази космічної історії, але якби Шмідт довелося вибрати одну річ, яка б її зацікавила, то це було б більше зображень ділянок зореутворення. Зокрема, її захоплюють молоді зорі, які виробляють потужні струмені в невеликих ділянках туманності (їх називають об’єктами Гербіга — Аро). «Я з нетерпінням чекаю, коли побачу ці дивні та чудові зірочки-дитинчата, які роблять діри в туманностях», — сказала вона.

За інф. Елізабет Ландау (Elizabeth Landau) з сайту https://blogs.nasa.gov