08 Mag 2020 Ritratto di Giove all’Infrarosso
Un team di scienziati ha combinato osservazioni in molteplici lunghezze d’onda effettuate dal telescopio Hubble e dall’Osservatorio Gemini con visioni ravvicinate di Giove ottenute dalla sonda Juno, ottenendo nuove informazioni fondamentali sui complessi processi atmosferici in atto sul pianeta gigante.
Le immagini fanno parte di un programma di osservazione della durata di qualche anno tramite il telescopio Hubble in supporto alla missione Juno. Le riprese dell’Osservatorio Gemini, combinate con quelle di Hubble e di Juno, rivelano che i potenti fulmini e i vasti sistemi tempestosi che li creano si formano all’interno e attorno a vaste celle convettive al di sopra della nubi d’acqua situate più in profondità. Le nuove osservazioni confermano inoltre che le macchie scure nella Grande Macchia Rossa sono in realtà lacune nello strato nuvoloso superiore e non sono dovute a variazioni di colore delle nubi.
Tre anni di osservazioni con il telescopio Gemini hanno permesso di sondare in profondità la tempestosa copertura nuvolosa di Giove. Le immagini infrarosse ultradefinite servono da complemento alle osservazioni nell’ultravioletto di Hubble e in banda radio della sonda Juno: lo scopo e quello di rivelare nuovi segreti sulle dinamiche del pianeta gigante. “I dati di Gemini si sono rivelati fondamentali perché ci permettono di sondare in profondità nelle nubi di Giove su base regolare”, afferma Michael Wong dell’University of California, Berkeley. “Abbiamo utilizzato una tecnica molto potente chiamata lucky imaging”. Il lucky imaging è una delle tecniche utilizzate per limitare gli effetti distorsivi dell’atmosfera terrestre e consiste nel riprendere una serie di immagini con tempi di esposizione molto brevi, per poi selezionare quelle meglio definite e ricavare così l’immagine finale. Nel caso in oggetto, il risultato è stato creare immagini nell’infrarosso di Giove tra le più definite mai ottenute da terra.
Lo strumento Near Infrared Imager (NIRI) del telescopio Gemini North permette agli astronomi di penetrare in profondità nelle tempeste superficiali gioviane, dal momento che la luce infrarossa può passare attraverso la nebbia sottile ma viene oscurata dalle nubi più spesse nell’atmosfera. Grazie a questo effetto, gli strati profondi e più caldi dell’atmosfera del pianeta brillano attraverso lacune presenti nella spessa coltre nuvolosa. Le osservazioni di Giove in molteplici lunghezze d’onda tramite Gemini e Hubble, nel corso degli ultimi tre anni, si sono rivelate fondamentali per contestualizzare le osservazioni della sonda Juno e per comprendere meglio le dinamiche dei venti, delle onde atmosferiche e dei cicloni del gigante gassoso.
Immagini della Grande Macchia Rossa realizzate utilizzando Hubble e l’Osservatorio Gemini nell’Aprile 2018. Combinando le osservazioni catturate quasi nello stesso periodo di tempo dai due telescopi, gli astronomi hanno determinato che le strutture oscure sulla Grande Macchia sono lacune nello strato nuvoloso CREDIT NASA, ESA, and M.H. Wong (UC Berkeley) and team
L’atmosfera del pianeta è composta principalmente di idrogeno ed elio, con tracce gassose di metano, ammoniaca, acido solfidrico e acqua. Manca un chiaro confine inferiore e può essere suddivisa in diversi strati nuvolosi, tra i quali quello superiore è composto principalmente da nubi di ammoniaca ghiacciata, che caratterizzano l’aspetto del pianeta e sono visibili dall’esterno. Al di sotto si trova uno strato di particelle di idrosolfuro di ammonio, e, ancora più in profondità, circa 80 chilometri al di sotto della coltre nuvolosa, esiste probabilmente un complicato sistema di nubi e foschie, con acqua liquida. Variazioni nelle nubi superiori provocano la formazione delle fasce marroni e delle zone biancastre visibili dalla Terra.
Ad ogni passaggio ravvicinato al di sopra delle nubi gioviane, la sonda Juno ha rilevato segnali radio creati da potenti fulmini. Ogni qualvolta è stato possibile, Gemini e Hubble hanno inquadrato Giove, ottenendo mappe ad alta risoluzione ad ampio campo del pianeta gigante per potenziare le osservazioni di Juno, sondando la struttura nuvolosa nelle aree in cui la sonda rilevava segnali radio. Combinando queste informazioni, il team ha scoperto che i fulmini, e alcune delle tempeste più vaste che li creano, si formano entro e attorno a grandi celle convettive al di sopra delle nubi d’acqua più profonde.
“Gli scienziati monitorano i lampi perché sono un segnale della convezione, il processo turbolento che trasporta il calore interno di Giove fino alla copertura nuvolosa visibile”, spiega Wong. La più ampia concentrazione di fulmini osservata da Juno proviene da una tempesta vorticosa chiamata “ciclone filamentoso”. Le osservazioni di Gemini e Hubble mostrano dettagli nel ciclone, rivelando la sua natura di insieme vorticoso di alte nubi convettive con profonde lacune che permettono di dare un’occhiata alle nubi di vapor d’acqua situate ben al di sotto. Scrutando il gigante gassoso in cerca di lacune nella copertura nuvolosa, Gemini ha individuato un bagliore rivelatore nella Grande Macchia Rossa, che permette una chiara visione fino agli strati atmosferici profondi, più caldi. “Simili strutture sono già state osservate nella Grande Macchia Rossa, ma le osservazioni in luce ottica non potevano distinguere tra materiale nuvoloso più scuro e copertura nuvolosa più sottile al di sopra del caldo interno di Giove, pertanto la loro natura era rimasta un mistero”, spega Glenn Orton del Jet Propulsion Laboratory. Ora, grazie ai dati di Gemini, il mistero è risolto.
Quando le immagini in luce visibile di Hubble mostrano un semicerchio scuro nella Grande Macchia Rossa, le immagini riprese da Gemini in luce infrarossa rivelano un arco brillante che illumina la regione. Questo bagliore infrarosso, proveniente dal calore interno di Giove, sarebbe stato bloccato da nubi più spesse, ma può passare attraverso l’atmosfera nebbiosa, più sottile, di Giove senza essere oscurato. Osservando queste formazioni come macchie brillanti nell’infrarosso, Gemini ha confermato che si tratta proprio di lacune nelle nubi. In pratica le regioni che appaiono scure in luce visibile sono molto brillanti nell’infrarosso, a indicare che si tratta proprio di “buchi” nello strato nuvoloso. Nelle regioni prive di nubi il calore proveniente dall’interno di Giove, emesso sotto forma di luce infrarossa, è libero di sfuggire nello spazio, mostrandosi brillante nelle immagini di Gemini.
Nell’immagine l’intero disco di Giove visto dall’Osservatorio Gemini nell’infrarosso
Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA M.H. Wong (UC Berkeley) and team Acknowledgments: Mahdi Zamani
https://www.gemini.edu/pr/gemini-gets-lucky-and-takes-deep-dive-jupiter-s-clouds
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