I telescopi spaziali Hubble e Webb rilevano sul turbolento Giove una corrente a getto più veloce dei venti di un uragano di categoria 5

tempo di lettura: 6 minuti

ARGOMENTO: ASTRONOMIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: Giove, atmosfera, correnti a getto, Webb, Hubble

Ci eravamo abituati a vedere immagini dello spazio profondo, con miriadi di galassie lontanissime la cui età è prossima al Big Bang ma questa volta il John Webb Space Telescope della NASA ci ha voluto stupire inviando nuove spettacolari immagini di uno dei giganti gassosi del nostro sistema solare, il turbolento Giove. L’analisi delle immagini e dei dati ricevuti ha permesso ad un team composto da ricercatori che operano con il John Webb Space Telescope ¹ e con il sempre valido Hubble² di fare delle comparazioni fino ad oggi non possibili, i cui interessanti risultati sono stati recentemente pubblicati su Nature Astronomy.

I ricercatori che utilizzano la NIRCam (Near-Infrared Camera) del James Webb Space Telescope della NASA hanno scoperto un flusso di getti ad alta velocità che si trova sopra l’equatore di Giove, sopra i principali strati nuvolosi. Ad una lunghezza d’onda di 2,12 micron, che osserva ad altitudini di circa 12-21 miglia (20-35 chilometri) sopra le cime delle nuvole di Giove, i ricercatori hanno individuato diversi wind shear, o aree in cui la velocità del vento cambia con l’altezza o con la distanza, che ha permesso loro di seguire il getto. (Credito immagine: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Osservatorio di Parigi), Leigh Fletcher (Università di Leicester), Michael H. Wong (UC Berkeley) , Giuseppe DePasquale (STScI))

Vediamo di approfondire questa nuova scoperta
Le immagini di Giove raccolte dal telescopio spaziale James Webb ci mostrano un pianeta in continua evoluzione, ricoperto da nubi colorate e battuto da forti venti. Una notizia che non stupirebbe se non fosse che il confronto con dati raccolti dal sempre valido Hubble hanno rivelato nuove caratteristiche dell’atmosfera del pianeta, inclusa la presenza di una corrente a getto che si estende per oltre 3.000 miglia (4.800 chilometri) al di sopra dei principali strati nuvolosi situati all’equatore del pianeta. Sebbene non sia visivamente evidente come altre caratteristiche peculiari di Giove (si pensi al grande occhio rosso), sta offrendo ai ricercatori nuove informazioni su come gli strati dell’atmosfera del pianeta interagiscono tra loro. In particolare, la presenza di una forte corrente a getto che soffia oltre i 500 km orari, praticamente il doppio dei venti che soffiano in un devastante uragano categoria 5.

Il gruppo di ricerca che ha pubblicato questa recente scoperta ha analizzato i dati della NIRCam (Near-Infrared Camera) del John Webb catturati nel luglio 2022. Il programma Early Release Science consiste nello scattare immagini di Giove a dieci ore di distanza (giorno gioviano), applicando quattro diversi filtri, ciascuno in grado di rilevare i cambiamenti a diverse altitudini dell’atmosfera di Giove. In pratica, modificando le lunghezze d’onda della luce nell’infrarosso, visibile, radio e ultravioletto vengono rilevati man mano gli strati inferiori e più profondi dell’atmosfera del pianeta, dove avvengono importanti tempeste, con venti di straordinaria potenza che stravolgono nubi di ghiaccio di … ammoniaca.

Inoltre, la possibilità del telescopio spaziale Webb di operare nel vicino infrarosso permette di analizzare gli strati più alti dell’atmosfera, a circa 25-50 chilometri sopra le cime delle nuvole, ad alta quota, le cui foschie tipicamente sfocate, appaiono ora più nitide con una maggiore luminosità sulla regione equatoriale.

Analizzando questi movimenti è stata scoperta a circa 40 chilometri sopra le nuvole, nella bassa stratosfera di Giove, una corrente a getto (jet stream) che viaggia a circa 320 miglia orarie (515 chilometri orari); per dare un’idea il doppio dei venti sostenuti di un terrificante uragano di categoria 5 terrestre. Attraverso il confronto dei venti osservati dal Webb ad alta quota con quelli degli strati più profondi misurati da Hubble, è stato possibile valutare la velocità con cui i venti cambiano con l’altitudine e generare wind shears.

Una nuova visione di Giove del telescopio spaziale James Webb mostra i deboli anelli argentati del pianeta, l’aurora luminosa e le tempeste scintillanti. Due lune sono visibili alla sinistra del pianeta: Amaltea, il punto luminoso e luminoso, e Adrastea, il punto luminoso che sembra essere all’apice degli anelli del pianeta. L’atmosfera di Giove mostra delle correnti a getti zonali est-ovest che si alternano in funzione della latitudine seguendo i movimenti delle nuvole a livelli troposferici. Al di sopra e al di sotto della tropopausa fredda a ~100 mbar, l’atmosfera equatoriale è coperta da foschie a livelli dove le osservazioni nell’infrarosso termico (utilizzate per caratterizzare la dinamica della stratosfera) perdono parte della loro sensibilità. Le osservazioni effettuate dal telescopio spaziale James Webb nel luglio 2022 hanno mostrato queste nebbie con un dettaglio mai visto prima e rivelato la presenza di un intenso getto equatoriale che è confinato a ±3° dall’equatore e si trova al di sotto delle oscillazioni termiche stratosferiche che si ripetono in cicli pluriennali. Ciò suggerisce che il nuovo getto sia una parte profonda dell’oscillazione stratosferica equatoriale di Giove e potrebbe quindi variare di intensità nel tempo. Credito immagine: NASA, ESA, CSA, Jupiter ERS Team; elaborazione delle immagini di Ricardo Hueso (UPV/EHU) e Judy Schmidt.

In pratica la straordinaria risoluzione e copertura alle diverse lunghezze d’onda offerta da Webb hanno consentito il rilevamento di piccole strutture nuvolose che sono state utilizzate per seguire la corrente a getto, poi confrontate con delle osservazioni complementari di Hubble effettuate un giorno dopo. Il confronto ha rilevato anche lo stato base dell’atmosfera equatoriale del pianeta e permesso di osservare lo sviluppo di enormi tempeste convettive nell’equatore di Giove non collegate al getto.

“Sapevamo che le diverse lunghezze d’onda di Webb e Hubble avrebbero rivelato la struttura tridimensionale delle nuvole temporalesche, ma eravamo anche in grado di utilizzare la tempistica dei dati per vedere quanto rapidamente si sviluppano le tempeste“, ha aggiunto il membro del team Michael Wong dell’Università di New York, California, Berkeley, che ha condotto le relative osservazioni di Hubble. Ora si tratta di continuare a monitorare lo stato del pianeta con Webb per determinare se la velocità e l’altitudine della grande corrente a getto cambino nel tempo. Secondo Leigh Fletcher dell’Università di Leicester nel Regno Unito “Giove ha uno schema complicato ma ripetibile di venti e temperature nella sua stratosfera equatoriale, molto al di sopra dei venti tra le nuvole e delle foschie misurate a queste lunghezze d’onda” per cui “Se la forza di questo nuovo getto è collegata a questo modello stratosferico oscillante, potremmo aspettarci che il getto vari considerevolmente nei prossimi 2 o 4 anni”.

Riferimenti
An intense narrow equatorial jet in Jupiter’s lower stratosphere observed by JWST | Nature Astronomy
James Webb telescope spots enormous jet stream faster than a Category 5 hurricane on Jupiter | Live Science

I dati originali sono disponibili all’indirizzo: https://github.com/JWSTGiantPlanets/Jupiter-Atmosphere-NIRCAM associato al seguente https://doi.org/10.5281/zenodo.8199030. Le osservazioni JWST ERS 1373 dell’atmosfera di Giove utilizzate sono disponibili all’indirizzo https://doi.org/10.17909/vc7n-p631. Le osservazioni del contesto HST ottenute il 28 luglio 2022 sono disponibili all’indirizzo: https://doi.org/10.17909/rnp9-gj41.

Note

Il James Webb Space Telescope (JWST) è il principale osservatorio di scienze spaziali al mondo ed è considerato il successore del Hubble Space Telescope, o HST. il James Webb Space Telescope, lanciato il giorno di Natale del 2021, sta permettendo agli astronomi di guardare ben oltre il nostro sistema solare, sondando le misteriose strutture e origini del nostro universo, dando uno sguardo al momento del Big Bang. Il programma internazionale è guidato dalla NASA con i suoi partner tra cui l’ESA (Agenzia spaziale europea) e l’Agenzia spaziale canadese.
Il telescopio spaziale Hubble (Hubble Space Telescope, o HST) fu lanciato nel 1990 in orbita terrestre bassa ed è attualmente operativo. Nonostante esso non sia stato il primo telescopio spaziale, l’Hubble è uno dei più grandi e versatili strumenti disponibili la cui posizione spaziale permette di essere manutenuto da una missione di astronauti. Il telescopio è operativo e secondo le stime potrà funzionare fino al 2030-2040.

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