JWST 捕捉到木星的極光“嘶嘶作響，光芒四射”

這再合適不過了木星綽號(hào)行星之王的他戴著一頂皇冠——這是多么大的皇冠。

雖然我們無法用肉眼看到它們，但這顆巨大的行星擁有太陽系中最強(qiáng)大的極光——在其南北極永久閃閃發(fā)光的極光，在不可見的波長下閃閃發(fā)光——紫外線、紅外線和偶爾爆發(fā)之X射線.

近年來，使用最尖端儀器的觀測(cè)終于開始揭示這些巨大的、看不見的極光的秘密，但我們還有很多東西需要學(xué)習(xí)。世界上最強(qiáng)大的太空望遠(yuǎn)鏡讓我們更進(jìn)一步：2023 年 12 月 25 日從 JWST 獲得的新觀測(cè)揭示了天文學(xué)家從未見過的特征。

“這是一份多么棒的圣誕禮物——它簡(jiǎn)直讓我大吃一驚！”天文學(xué)家喬納森·尼科爾斯 （Jonathan Nichols） 說英國萊斯特大學(xué)。

“我們想看看極光變化的速度有多快，預(yù)計(jì)它會(huì)沉重地淡入淡出，可能在一刻鐘左右。相反，我們觀察到整個(gè)極光區(qū)域嘶嘶作響，有時(shí)每秒鐘都在變化。

木星上的極光的產(chǎn)生方式與地球上的極光類似。粒子被吸入行星磁層，并在被吹到兩極時(shí)加速到極速。在兩極，它們被傾倒到大氣中，在那里它們與大氣粒子的電離相互作用會(huì)產(chǎn)生發(fā)光。

對(duì)于地球來說，這些粒子主要起源于太陽，這就是為什么當(dāng)太陽噴射特別強(qiáng)大的流出時(shí)，我們會(huì)看到極光——例如日冕物質(zhì)拋射或強(qiáng)太陽風(fēng)。

木星上也發(fā)生了這種情況，但木星極光的主要來源離家更近：它的火山衛(wèi)星木衛(wèi)一總是噴出二氧化硫.這種氣體形成了一個(gè)巨大的圓環(huán)，一個(gè)不斷注入行星極光的儲(chǔ)層。

漂浮在木星大氣層中的分子之一創(chuàng)建紅外光暈是三氫陽離子 （H₃⁺），一種由三個(gè)氫原子組成的帶電離子。

三氫離子可用于研究極光的能量預(yù)算，因此 Nichols 和他的同事使用 JWST 觀測(cè)來跟蹤木星極光中分子的行為，同時(shí)使用紫外線哈勃觀測(cè)來將發(fā)射置于背景中。

“奇怪的是，韋伯觀察到的最亮的光在哈勃的照片中沒有真正的對(duì)應(yīng)物。這讓我們摸不著頭腦。尼科爾斯 說.

“為了引起韋伯和哈勃所看到的亮度組合，我們需要讓大量非常低能量的粒子撞擊大氣層——就像一場(chǎng)毛毛雨一樣，這顯然是不可能的組合！我們?nèi)匀徊幻靼走@是怎么發(fā)生的。

它與木星非常一致，而木星做很多之非常奇怪的事情我們不理解很好。但是，隨著強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡和探測(cè)器的不斷增長，科學(xué)家們正在一點(diǎn)一點(diǎn)地找到木星拼圖的奇特部分。

這些新信息雖然目前有些令人困惑，但就是這樣一塊拼圖。它如何適應(yīng)更大的圖景可能只需要更多的部分。例如，未來的建模工作可能有助于解釋目前困擾科學(xué)家的極光發(fā)射特征。

與此同時(shí)，正在收集不同波長范圍內(nèi)的更多觀測(cè)數(shù)據(jù)。好消息是，由于極光一直在那里，因此無需等待合適的時(shí)機(jī)。在正確的光線下對(duì)木星的任何觀測(cè)都會(huì)捕捉到它上面巨大的輻射。

研究結(jié)果已發(fā)表在自然通訊.

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