De James Webb ruimtetelescoop ziet het poollicht flikkeren, fluctueren en golven op de noordpool van Jupiter. Het poollicht op aarde, ook bekend als het noorderlicht en zuiderlicht, verschijnt als glinsterende gordijnen die zichtbaar zijn voor waarnemers op de grond en zelfs voor astronauten aan boord van het internationale ruimtestation. Aurora's ontstaan wanneer energetische deeltjes van de zon door ons magnetische veld worden gekanaliseerd en in de atmosfeer bij de polen van de aarde terechtkomen. De planeet Jupiter heeft aurora's op een veel grotere schaal, zowel groter als honderden keren helderder dan die van de aarde. Astronomen richtten de scherpe blik van Webb op Jupiter en ontdekten dat zijn poollicht “knalt” en “bruist” en verandert op tijdschalen van minuten of zelfs seconden.
NASA's James Webb ruimtetelescoop heeft nieuwe details vastgelegd van het poollicht op de grootste planeet van ons zonnestelsel. De dansende lichten op Jupiter zijn honderden keren helderder dan die op aarde. Met de geavanceerde gevoeligheid van Webb hebben astronomen het fenomeen bestudeerd om de magnetosfeer van Jupiter beter te begrijpen. Aurora's ontstaan wanneer hoogenergetische deeltjes de atmosfeer van een planeet binnendringen in de buurt van zijn magnetische polen en in botsing komen met atomen of gasmoleculen. Op aarde staat dit bekend als het noorderlicht en zuiderlicht. De aurora's op Jupiter zijn niet alleen enorm groot, ze zijn ook honderden keren energieker dan de aurora's in de atmosfeer van de aarde. Het poollicht op aarde wordt veroorzaakt door zonnestormen, wanneer geladen deeltjes van de zon op de bovenste atmosfeer neerdalen, gassen van energie voorzien en ze laten gloeien in rode, groene en paarse tinten.
Jupiter heeft een extra bron voor zijn poollicht: Het sterke magnetische veld van de gasreus grijpt geladen deeltjes uit zijn omgeving. Hieronder vallen niet alleen de geladen deeltjes in de zonnewind, maar ook de deeltjes die de ruimte in worden geslingerd door zijn maan Io, die bekend staat om zijn vele en grote vulkanen. De vulkanen van Io spuwen deeltjes uit die aan de zwaartekracht van de maan ontsnappen en rond Jupiter draaien. Een spervuur van geladen deeltjes die door de zon worden losgelaten, bereikt de planeet ook. Het grote en krachtige magnetische veld van Jupiter vangt alle geladen deeltjes op en versnelt ze tot enorme snelheden. Deze snelle deeltjes slaan met hoge energie de atmosfeer van de planeet binnen, waardoor het gas wordt geprikkeld en gaat gloeien.
Nu bieden de unieke mogelijkheden van Webb nieuwe inzichten in het poollicht op Jupiter. Dankzij de gevoeligheid van de telescoop kunnen astronomen de snel veranderende poollichtfuncties vastleggen. Op 25 december 2023 heeft een team wetenschappers onder leiding van Jonathan Nichols van de Universiteit van Leicester in het Verenigd Koninkrijk nieuwe gegevens vastgelegd met de NIRCam (Near-Infrared Camera) van Webb. “Wat een kerstcadeau was dit - ik was er helemaal weg van!”, vertelt Nichols. "We wilden zien hoe snel de aurora's veranderen, in de verwachting dat ze langzaam zouden in- en uitdoven, misschien na een kwartier of zo. In plaats daarvan zagen we het hele poollichtgebied bruisen en knallen met licht, soms variërend per seconde." Het team bestudeerde met name de emissie van het trihydrogeen kation (H3+), dat kan ontstaan in poollicht. Ze ontdekten dat deze emissie veel veranderlijker is dan eerder werd aangenomen. De waarnemingen zullen wetenschappers helpen om beter te begrijpen hoe de bovenste atmosfeer van Jupiter wordt verwarmd en afgekoeld. Het team ontdekte ook enkele onverklaarde waarnemingen in hun gegevens.
“Wat deze waarnemingen nog specialer maakte, is dat we tegelijkertijd ook foto's in het ultraviolet maakten met NASA's Hubble ruimtetelescoop,” voegde Nichols eraan toe. "Bizar genoeg had het helderste licht dat Webb waarnam geen echte tegenhanger in de foto's van Hubble. Dit heeft ons op het verkeerde been gezet. Om de combinatie van helderheid te veroorzaken die zowel door Webb als Hubble is waargenomen, is een combinatie nodig van grote hoeveelheden zeer laag-energetische deeltjes die de atmosfeer raken. We begrijpen nog steeds niet hoe dit gebeurt." Het team is nu van plan om deze discrepantie tussen de Hubble- en Webb-gegevens te bestuderen en de bredere implicaties voor Jupiters atmosfeer en ruimteomgeving te onderzoeken. Ze zijn ook van plan om dit onderzoek op te volgen met meer Webb-waarnemingen, die ze kunnen vergelijken met gegevens van NASA's Juno-ruimtevaartuig om de oorzaak van de raadselachtige heldere emissie beter te onderzoeken.
Bron: JWST
