Tres años de observaciones utilizando el Observatorio internacional Gemini, un programa de NOIRLab de NSF operado por Observatorio AURA, fueron necesarias para realizar un sondeo profundo en las nubes de Júpiter. Las imágenes infrarrojas ultra nítidas de Gemini, complementaron las observaciones ópticas y ultravioletas del Telescopio Espacial Hubble y las observaciones de radio de la nave espacial Juno, y finalmente revelaron nuevos secretos ocultos en el planeta gigante.
“The Gemini data were critical because they allowed us to probe deeply into Jupiter’s clouds on a regular schedule,” said Michael Wong of UC Berkeley, who led the research team. “We used a very powerful technique called lucky imaging,” adds Wong.With lucky imaging, a large number of very short exposure images are obtained and only the sharpest images, when the Earth’s atmosphere is briefly stable, are used. The result in this case is some of the sharpest infrared images of Jupiter ever obtained from the ground. According to Wong, “These images rival the view from space.”
El Generador de Imágenes en Infrarrojo Cercano de Gemini (NIRI por sus siglas en inglés), permitió a los astrónomos observar en profundidad las poderosas tormentas de Júpiter, ya que la luz infrarroja de mayor longitud de onda puede atravesar la neblina delgada, pero las nubes de mayor espesor obstruyen su paso. En las imágenes, esto crea un efecto como el de un farol resplandeciendo en medio de la bruma, en donde el brillo de las capas más cálidas y profundas del planeta, se cuela a través de las grietas de la gruesa capa de nubes del planeta gigante.
The detailed, multiwavelength imaging of Jupiter by Gemini and Hubble has, over the past three years, proven crucial to contextualizing the observations by the Juno orbiter, and to understanding Jupiter’s wind patterns, atmospheric waves, and cyclones. The two telescopes, together with Juno, can observe Jupiter’s atmosphere as a system of winds, gases, heat, and weather phenomena, providing coverage and insight much like the network of weather satellites meteorologists use to observe Earth.
Mapeando tormentas eléctricas gigantes
On each of its close passes over Jupiter’s clouds, Juno detected radio signals created by powerful lightning flashes called sferics (short for atmospherics) and whistlers (so-called because of the whistle-like tone they cause on radio receivers). Whenever possible, Gemini and Hubble focused on Jupiter and obtained high-resolution, wide-area maps of the giant planet to augment the Juno observations.
Los instrumentos de Juno podían precisar las coordenadas de latitud y longitud de los grupos de señales de sferics y silbidos. Con las imágenes de NIRI y Hubble en múltiples longitudes de onda, ahora los investigadores pueden determinar la estructura de nubes en las coordenadas de estas locaciones. Al combinar estos tres datos, el equipo de investigación descubrió que los rayos y algunos de los sistemas de tormentas más grandes que los crean, se forman dentro y alrededor de grandes células convectivas por sobre nubes de agua congelada y líquida que se encuentran a mayor profundidad.
“Los científicos rastrean los relámpagos porque son marcadores de convección, el turbulento proceso de mezcla que transporta el calor interno de Júpiter hasta las nubes visibles de las capas superiores”, explicó Wong. La mayor concentración de rayos observada por Juno provino de una tormenta arremolinada que se denomina “ciclón filamentoso”. Las imágenes de Gemini y Hubble muestran detalles en el ciclón que revelan una colección retorcida de altas nubes convectivas con profundos espacios que indican rastros de nubes de agua muy por debajo.
“Los estudios actuales sobre las fuentes de los relámpagos nos ayudarán a comprender cómo la convección en Júpiter es diferente o similar a la convección en la atmósfera de la Tierra”, comentó Wong.
Rasgos brillantes en la Gran Mancha Roja
Mientras escaneaba al gigante gaseoso en busca de grietas en la capa de nubes, Gemini detectó un brillo particular en la Gran Mancha Roja, lo que da claros indicios de capas atmosféricas más cálidas y profundas.
“Anteriormente, se han visto características similares en la Gran Mancha Roja”, señaló el miembro del equipo Glenn Orton, de JPL, “pero las observaciones en luz visible, no pudieron distinguir entre el opaco material nuboso, y la delgada nube que cubre el interior oscuro de Júpiter, por lo que su naturaleza sigue siendo un misterio”.
Now with the data from Gemini, this mystery is solved. Where visible light images from Hubble show a dark semicircle in the Great Red Spot, images taken by Gemini using infrared light reveal a bright arc lighting up the region. This infrared glow, from Jupiter’s internal heat, would have been blocked by thicker clouds, but can pass through Jupiter’s hazy atmosphere unobscured. By seeing these features as bright infrared hotspots, Gemini confirms that they are gaps in the clouds.
“NIRI, en Gemini Norte, es la forma más efectiva para que los investigadores de Estados Unidos y de la asociación internacional de investigadores de Gemini, puedan obtener los mapas más detallados de Júpiter en estas longitudes de onda”, explicó Wong. NIRI logró una resolución de aproximadamente 500 kilómetros (300 millas) en Júpiter. “Con esta resolución, el telescopio podría distinguir los dos focos de un automóvil en Miami, desde la ciudad de Nueva York”, precisó Andrew Stephens, un astrónomo de Gemini que dirigió las observaciones.
“Estas observaciones coordinadas probaron nuevamente que la astronomía innovadora se genera combinando las capacidades de los telescopios de Gemini con instalaciones complementarias en tierra y en el espacio”, opinó Martin Still, director del programa de astronomía de la Fundación Nacional de Ciencias, que corresponde a la agencia de Estados Unidos que financia a Gemini. “La Asociación Internacional de Gemini provee un acceso abierto a una poderosa combinación de enormes superficies colectoras en los grandes telescopios, a una programación flexible y a una amplia selección de instrumentos intercambiables”, concluyó.
FUENTE: GEMINI OBSERVATORY
