eso2104nb — Pressemelding

Kraftige stratosfæriske vinder målt på Jupiter for første gang

18. mars 2021

Ved hjelp av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), der European Southern Observatory (ESO) er en partner, har et team av astronomer direkte målt vinden i Jupiters stratosfære for første gang. Ved å analysere ettervirkningen av en kometkollisjon fra 1990-tallet, har forskerne avslørt utrolig kraftige vinder nær Jupiters poler, med hastigheter opptil 1450 kilometer i timen. De kan representere det teamet har beskrevet som «et unikt meteorologisk beist i solsystemet vårt».

Jupiter er kjent for sine særegne røde og hvite bånd: Virvlende skyer av gass i bevegelse som astronomer tradisjonelt bruker til å spore vind i Jupiters lavere atmosfære. Astronomer har også sett nordlys og sørlys nær Jupiters poler, noe som synes å være forbundet med sterke vinder i planetens øvre atmosfære. Men fram til nå hadde forskere aldri vært i stand til å måle vindmønsteret mellom disse to atmosfæriske lagene, i stratosfæren.

Det er umulig å måle vindhastigheter i Jupiters stratosfære ved hjelp av sky-sporingsteknikker på grunn av fraværet av skyer i denne delen av atmosfæren. Imidlertid ble astronomer forsynt med en alternativ målemetode i form av kometen Shoemaker-Levy 9, som kolliderte med gasskjempen på spektakulært vis i 1994. Denne kollisjonen produserte nye molekyler i Jupiters stratosfære, og disse molekylene har beveget seg med vindene siden den gang.

Et team av astronomer, ledet av Thibault Cavalié ved Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux i Frankrike, har nå sporet ett av disse molekylene – hydrogencyanid – for å måle stratosfæriske jetstrømmer på Jupiter – smale bånd i atmosfæren som ligner jordas jetstrømmer.

«Det mest spektakulære resultatet er tilstedeværelsen av sterke jetstrømmer med hastigheter på opptil 400 meter per sekund som ligger under nord- og sørlyset nær polene», sier Cavalié. Disse vindhastighetene, tilsvarende 1450 kilometer i timen, er mer enn dobbelt så høye som den maksimale stormhastigheten som er målt i Jupiters store røde flekk og over tre ganger vindhastigheten målt i jordas sterkeste tornadoer.

«Vår deteksjon indikerer at disse jetstrømmene kan oppføre seg som en gigantisk virvel med en diameter på opptil fire ganger jordas diameter, og ca. 900 kilometer i høyden», forklarer medforfatter Bilal Benmanhi, også fra Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux. «En virvel av denne størrelsen ville være et unikt meteorologisk beist i solsystemet vårt», legger Cavalié til.

Astronomer var allerede klar over sterke vinder i nærheten av Jupiters poler, men mye høyere opp i atmosfæren, hundrevis av kilometer over fokusområdet i den nye studien, som er publisert i dag i Astronomy & Astrophysics. Tidligere studier forutsa at vindene i den øvre atmosfæren ville redusere hastigheten og forsvinne godt før de nådde så dypt som stratosfæren. «De nye ALMA-dataene forteller oss det motsatte», sier Cavalié, og legger til at det å finne disse sterke stratosfæriske vindene i nærheten av Jupiters poler var en «virkelig overraskelse».

Teamet brukte 42 av ALMAs 66 høypresisjonsantenner, som ligger i Atacamaørkenen i Nord-Chile, for å analysere hydrogencyanidmolekylene som har beveget seg rundt i Jupiters stratosfære siden planeten ble truffet av Shoemaker-Levy 9. ALMA-dataene tillot dem å måle dopplerforskyvningen – små endringer i frekvensen av strålingen som sendes ut av molekylene – forårsaket av vindene i dette området på planeten. «Ved å måle denne forskyvningen, var vi i stand til å utlede vindhastigheten på samme måte som man kan utlede hastigheten på et forbipasserende tog av endringen i frekvensen av togfløyten», forklarer medforfatter av studien, Vincent Hue, en planetforsker ved Southwest Research Institute i USA.

I tillegg til de overraskende polarvindene, brukte temaet også ALMA for å bekrefte eksistensen av sterke stratosfæriske vinder rundt planetens ekvator, ved å måle hastigheten direkte, også for første gang. Jetstrømmene som ble oppdaget i denne delen av planeten, har gjennomsnittlig hastighet på ca. 600 kilometer i timen.

ALMA-observasjonene som krevdes for å spore stratosfæriske vinder i både Jupiters poler og ekvator tok mindre enn 30 minutter teleskoptid. «De høye detaljnivåene vi oppnådde på denne korte tiden, viser virkelig kraften i ALMA-observasjonene», sier Thomas Greathouse, en forsker på Southwest Research Institute i USA og medforfatter av studien. «Det er forbløffende for meg å se den første direkte målingen av disse vindene.»

«Disse ALMA-resultatene åpner et nytt vindu for studiet av Jupiters polområder, som var svært uventet bare for noen få måneder siden», sier Cavalié. «Resultatene setter også scenen for lignende, men mer omfattende målinger som skal gjøres av JUICE-oppdraget og dets submillimeter-bølgelengdeinstrument», legger Greathouse til, og refererer til Den europeiske romorganisasjonens (ESA) Jupiter Icy Moons Explorer, som forventes å skytes opp neste år.

Mer informasjon

Denne studien ble presentert i den vitenskapelige artikkelen «First direct measurement of auroral and equatorial jets in the stratosphere of Jupiter» av i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics (doi:10.1051/0004-6361/202140330).

Teamet består av T. Cavalié (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux [LAB], Frankrike, og LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University [LESIA], Frankrike), B. Benmahi (LAB), V. Hue (Southwest Research Institute [SwRI], USA), R. Moreno (LESIA), E. Lellouch (LESIA), T. Fouchet (LESIA), P. Hartogh (Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung [MPS], Tyskland), L. Rezac (MPS), T. K. Greathouse (SwRI), G. R. Gladstone (SwRI), J. A. Sinclair (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, USA), M. Dobrijevic (LAB), F. Billebaud (LAB) og C. Jarchow (MPS).

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens desidert mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 16 land: Belgia, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italia, Nederland, Polen, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike, samt vertsnasjonen Chile og med Australia som en strategisk partner. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal har ESO oppført Very Large Telescope og det verdensledende Very Large Telescope Interferometer, samt de to kartleggingsteleskopene VISTA som observerer i infrarødt og VLT Survey Telescope som observerer i synlig lys. ESO er også en viktig partner i to fasiliteter ved Chajnantor, APEX og ALMA, som er nåtidens største astronomiprosjekt. På Cerro Armazones, ikke langt fra Paranal, er ESO i ferd med å bygge Extremely Large Telescope (ELT). Med en speildiameter på 39 meter vil dette bli det største «øye» i verden som ser opp på himmelen.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) er et internasjonalt samarbeid mellom ESO, det amerikanske National Science Foundation (NSF), National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan samt vertsnasjonen Chile. ALMA finansieres av ESO på vegne av organisasjonens medlemsland, av NSF i samarbeid med National Research Council (NRC) i Canada og National Science Council (NSC) i Taiwan, og av NINS i samarbeid med Academia Sinica (AS) i Taiwan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Byggingen og driften av ALMA ledes av ESO på vegne av organisasjonens medlemsland, av National Radio Astronomy Observatory (NRAO), som styres av Associated Universities Inc. (AUI), på vegne av Nord-Amerika, og av National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) på vegne av Øst-Asia. Joint ALMA Observatory (JAO) står for den overordnede ledelse og administrasjon av byggefasen, oppstart og drift av ALMA.

Linker

Kontakter

Maria Hammerstrøm (oversetter & norsk pressekontakt)
Universitetet i Oslo
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Thibault Cavalié
Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux
Bordeaux, France
Tlf.: +33 (0)5 40 00 32 71
E-post: thibault.cavalie@u-bordeaux.fr

Bilal Benmahi
Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux
Bordeaux, France
Tlf.: +33 (0)5 40 00 32 76
E-post: bilal.benmahi@u-bordeaux.fr

Vincent Hue
Southwest Research Institute
San Antonio, TX, USA
Tlf.: +1 (210) 522-5027
E-post: vhue@swri.org

Thomas Greathouse
Southwest Research Institute
San Antonio, TX, USA
Tlf.: +1 (210) 522-2809
E-post: tgreathouse@swri.edu

Suzanna Randall (astronomer who did not participate in the study; contact for external comment and questions on ALMA)
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
E-post: srandall@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6670
Mob.: +49 151 241 664 00
E-post: press@eso.org

ESO i sosiale medier

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso2104 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso2104nb
Navn:Jupiter
Type:Solar System : Planet : Feature : Atmosphere
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2021A&A...647L...8C

Bilder

Representasjon av stratosfæriske vinder nær Jupiters sydpol
Representasjon av stratosfæriske vinder nær Jupiters sydpol
Komet Shoemaker-Levy 9 krasjer inn i Jupiter i 1994
Komet Shoemaker-Levy 9 krasjer inn i Jupiter i 1994
Jupiter i infrarødt
Jupiter i infrarødt

Videoer

Kraftige stratosfæriske vinder nær Jupiters sydpol (animasjon)
Kraftige stratosfæriske vinder nær Jupiters sydpol (animasjon)
Animasjon av Jupiter etter kollisjonen med komet Shoemaker–Levy 9
Animasjon av Jupiter etter kollisjonen med komet Shoemaker–Levy 9