2023. december 25-én a kutatók a James Webb űrteleszkópot (JWST) a Jupiter sarki területei felé irányították, és infravörös érzékelőivel élénk, intenzív sarki fényjelenségeket rögzítettek. Az eredményeket 2024. május 12-én publikálták a Nature Communications tudományos folyóiratban. Ezek alapján kiderült, hogy a Jupiter sarki fényei sokkal dinamikusabbak, mint azt korábban hitték.

„Valóságos karácsonyi ajándék volt – teljesen lenyűgözött!” – mondta Jonathan Nichols, a Leicesteri Egyetem kutatója és a tanulmány társszerzője. „Azt vártuk, hogy a sarki fények lassan, percek alatt változnak, ehelyett azt láttuk, hogy az egész régió másodpercről másodpercre villog és alakul át.”

A sarki fények akkor alakulnak ki, amikor nagy energiájú, töltött részecskék ütköznek a bolygó légkörének gázmolekuláival, látványos fényjelenségeket hozva létre. A Jupiter esetében a bolygó hatalmas mágneses mezeje elkapja a napszélből és az Io hold vulkáni tevékenységéből származó részecskéket, majd a sarkvidékek felé irányítja őket – ez pedig sokkal erősebb sarki fényeket eredményez, mint amilyeneket a Földön látunk. A kutatócsoport a trihidrogén-kation (H₃⁺) infravörös sugárzására koncentrált. Ez a molekula akkor keletkezik, amikor nagy energiájú elektronok kölcsönhatásba lépnek a Jupiter légkörének hidrogénjével. A H₃⁺ szerepet játszik a bolygó hőjének kisugárzásában, de mivel az elektronok gyorsan elpusztítják, csak rövid ideig marad fenn. A Webb érzékeny közeli infravörös kamerái kimutatták, hogy ez a molekula mindössze körülbelül 150 másodpercig létezik, mielőtt lebomlik – ez egyébként új információkat ad a Jupiter hűlési folyamatairól is.

A legmeglepőbb felfedezés azonban a James Webb és a Hubble teleszkóp adatainak összevetéséből született. Míg a Webb jelentős infravörös fényt észlelt, a Hubble ultraibolya képein ennek nem volt látható megfelelője.

„Meglepő módon a Webb által megfigyelt legfényesebb jelenségnek nem volt valós párja a Hubble felvételein” – jegyezte meg Nichols. „Ez arra utal, hogy a részecskék olyan energiaeloszlásban vannak jelen, amiről eddig azt hittük, hogy nem fordulhat elő egyszerre.”

A kutatók a közeljövőben további megfigyeléseket terveznek a James Webb űrteleszkóppal, valamint elemzik a 2016 óta a Jupiter körül keringő Juno űrszonda adatait is.

(Kép: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso – Baszkföldi Műszaki Egyetem, Imke de Pater – UC Berkeley, Thierry Fouchet – Párizsi Obszervatórium, Leigh Fletcher – Leicesteri Egyetem, Michael H. Wong – UC Berkeley, Joseph DePasquale – STScI, Jonathan Nichols – Leicesteri Egyetem, Mahdi Zamani – ESA/Webb)