NASA's James Webb ruimtetelescoop heeft een nieuwe, nog nooit eerder vertoonde eigenschap in Jupiters atmosfeer ontdekt. De snelle straalstroom, die meer dan 4.800 kilometer breed is, bevindt zich boven de evenaar van Jupiter, boven de belangrijkste wolkendekken. De ontdekking van deze straal geeft inzicht in hoe de lagen van Jupiters beroemde turbulente atmosfeer op elkaar inwerken en hoe Webb op unieke wijze in staat is om deze kenmerken te volgen.
"Dit is iets wat ons totaal heeft verrast", zegt Ricardo Hueso van de Universiteit van Baskenland in Bilbao, Spanje, hoofdauteur van het artikel waarin de bevindingen worden beschreven. "Wat we altijd hebben gezien als wazige nevels in Jupiters atmosfeer verschijnen nu als scherpe kenmerken die we kunnen volgen samen met de snelle rotatie van de planeet." Het onderzoeksteam analyseerde gegevens van Webb's NIRCam (Near-Infrared Camera) die in juli 2022 werden vastgelegd. Het Early Release Science-programma - gezamenlijk geleid door Imke de Pater van de Universiteit van Californië, Berkeley en Thierry Fouchet van het Observatorium van Parijs, was ontworpen om beelden van Jupiter te maken met een tussenpoos van 10 uur, of één Jupiter-dag, in vier verschillende filters, elk uniek in staat om veranderingen in kleine kenmerken op verschillende hoogtes van Jupiters atmosfeer te detecteren.
"Hoewel verschillende telescopen op de grond, ruimtevaartuigen zoals NASA's Juno en Cassini en NASA's Hubble ruimtetelescoop de veranderende weerpatronen van het Jupitersysteem hebben geobserveerd, heeft Webb al nieuwe ontdekkingen gedaan over Jupiters ringen, satellieten en atmosfeer", aldus de Pater. Hoewel Jupiter in veel opzichten verschilt van de aarde - Jupiter is een gasreus, terwijl de aarde een rotsachtige, gematigde wereld is, hebben beide planeten een gelaagde atmosfeer. De infrarode, zichtbare, radio- en ultraviolette lichtgolflengten die door deze andere missies zijn waargenomen, detecteren de onderste, diepere lagen van de atmosfeer van de planeet, waar zich gigantische stormen en ammoniak-ijswolken bevinden.
Aan de andere kant is Webb's blik verder in het nabij-infrarood gevoelig voor de hogere lagen van de atmosfeer, zo'n 25-50 kilometer boven de wolkentoppen van Jupiter. In het nabij-infrarood ziet de nevel op grote hoogte er meestal wazig uit, met een grotere helderheid in het equatoriale gebied. Met Webb worden fijnere details opgelost binnen de heldere wazige band. De nieuw ontdekte straalstroom verplaatst zich met ongeveer 515 kilometer per uur, twee keer de aanhoudende winden van een orkaan van categorie 5 hier op aarde. Hij bevindt zich ongeveer 40 kilometer boven de wolken, in Jupiters onderste stratosfeer. Door de winden die Webb op grote hoogte heeft waargenomen te vergelijken met de winden die Hubble op diepere lagen heeft waargenomen, kon het team meten hoe snel de winden met de hoogte veranderen en windschering veroorzaken.
Terwijl de uitstekende resolutie en golflengtedekking van Webb de detectie mogelijk maakten van kleine wolkenkenkenmerken die worden gebruikt om de straal te volgen, waren de aanvullende waarnemingen van Hubble, die een dag na de waarnemingen van Webb werden gedaan, ook cruciaal om de basistoestand van Jupiters equatoriale atmosfeer te bepalen en de ontwikkeling van convectieve stormen in Jupiters equator te observeren die geen verband houden met de straal. "We wisten dat de verschillende golflengten van Webb en Hubble de driedimensionale structuur van stormwolken zouden onthullen, maar we konden ook de timing van de gegevens gebruiken om te zien hoe snel stormen zich ontwikkelen," voegde teamlid Michael Wong van de Universiteit van Californië in Berkeley toe, die de bijbehorende Hubble-waarnemingen leidde. De onderzoekers kijken uit naar aanvullende waarnemingen van Jupiter met Webb om te bepalen of de snelheid en hoogte van de straal in de loop van de tijd veranderen.
"Jupiter heeft een ingewikkeld maar herhaalbaar patroon van winden en temperaturen in zijn equatoriale stratosfeer, hoog boven de winden in de wolken en nevels die op deze golflengten worden gemeten," legt teamlid Leigh Fletcher van de Universiteit van Leicester in het Verenigd Koninkrijk uit. "Als de kracht van deze nieuwe straal verband houdt met dit oscillerende stratosferische patroon, dan kunnen we verwachten dat de straal de komende 2 tot 4 jaar aanzienlijk zal variëren - het wordt echt spannend om deze theorie de komende jaren te testen." "Het is verbazingwekkend voor mij dat, na jaren van het volgen van Jupiters wolken en winden vanuit tal van observatoria, we nog steeds meer te leren hebben over Jupiter, en kenmerken zoals deze jet verborgen kunnen blijven voor het oog totdat deze nieuwe NIRCam-beelden werden genomen in 2022," vervolgt Fletcher. De resultaten van de onderzoekers zijn onlangs gepubliceerd in Nature Astronomy.
De James Webb Space Telescope is 's werelds belangrijkste observatorium voor ruimtewetenschap. Webb lost mysteries op in ons zonnestelsel, kijkt verder naar verre werelden rond andere sterren en onderzoekt de mysterieuze structuren en oorsprong van ons universum en onze plaats daarin. Webb is een internationaal programma dat wordt geleid door NASA met zijn partners ESA (European Space Agency) en het Canadese ruimteagentschap.
Bron: NASA
