HST SLEDOVAL RYCHLE ZMENY V JUPITEROVE POLARNI ZARI



Don Savage, NASA Headquarters, Washington, DC
Tammy Jones, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD
Ray Villard, Space Telescope Science Institute, Baltimore, MD
John T. Clarke, University of Michigan College of Engineering, Ann Arbor, MI
Gilda Ballester, University of Michigan College of Engineering, Ann Arbor, MI




Na tomto snimku je pohled HST na rychle se menici, jakoby "tancici" svetelkujici plyn ve vysoke atmosfere Jupiteru - lepe receno jedna se o polarni zari - coz astronomove pripisuji pusobeni nesmirneho magnetickeho pole Jupiteru, ktere doslova vyrabi takovy jev.

"Nyni, kdyz jsme ziskali celkove umisteni polarni zare v podobe zaclon, muzeme mapovat jeji denni zmeny a nakonec bychom i mohli nalezt vnejsi priciny, ktere vytvari polarni zari planety Jupiter", rika John T. Clarke, astronom University of Michigan's College of Engineering.

Nova pozorovani pomoci HST soucasne ukazuji ovalne prstence na severnim a jiznim polu (drzi se v 10-15 stupnu od osy otaceni), ktere vytvari "reciste" elektrickemu proudu okolo milionu amper tekoucimu mezi Jupiterem a vulkanickym mesicem Io.

HST obrazky poskytuji dosti velke detaily podle Clarka a jeho kolegu, aby bylo mozno zaznamenavat denni zmenu pohybu a intenzity polarni zare. Tito astronomove take zjistili, ze zmeny jasnosti probihaji behem Jupiterova dne, snad je to poplatno stlaceni magnetickeho pole Jupiteru na strane planety privracene ke Slunci. Kolektiv take nalezl emisni zareni, ktere je fixovano na planetu a rotuje s ni.

Tento celkovy pohled je doplnen merenim magnetickeho pole a nabitych castic sondou Galileo na obezne draze kolem Jupiteru. Srovnanim blizkych a celkovych pohledu vedci ocekavaji, ze bude mozno vytvorit teorie na tvorbu polarnich zari a elektrickych toku.

Tym vedcu z University of Michigan v Ann Arboru, NASA's Jet, Propulsion Laboratory, Pasadena, CA, University of Wisconsin, Madison, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD a dalsich instituci studuje polarni zare na Jupiteru jiz dva roky pomoci kamery WFPC 2 na HST. Jejich vysledky vedly k dvema zpravam, prvni byla autorizovana Clarkem a druha Gildou Ballaster, take z University of Michigan's College of Engineering. Obe zpravy se objevily v podobe clanku 18. rijna 1996 v casopisu Science. Obrazky porizene v ultrafialove oblasti spektra poskytuji nejcitlivejsi a nejostrejsi detailni pohledy na polarni zare v casovem obdobi. Predchozi pozorovani polarni zare na Jupiteru jsou zaznamenana pomoci HST (Faint Object Camera) a pozemskych teleskopu pouzivajicich blizky infracerveny filtr. HST vidi detaily az o velikosti 300 kilometru. Diky tomu Clarke a jeho kolegove doslova hlidaji male zmeny vznikajici v polarni zari, v magnetickem poli a take emisni projevy z mesice Io.

Polarni zare obecne vznika, kdyz nabita castice (elektron, proton a kladny iont) vleti do magnetickeho pole kolem planety. Tyto nabite castice interakci s magnetickym polem plati ve forme vyzarene svetelne energie podobne jako plyn ve vybojce, kdyz je k ni priveden elektricky proud.

Polarni zare na Zemi jsou "spusteny" nabitymi casticemi ze Slunce, ktere vleti do magnetickeho pole. Tento proces je trochu odlisny na Jupiteru, protoze magneticke pole teto planety je nesrovnatelne vetsi nez na Zemi a take rotace planety (asi 10 hodin) je take dosti znacna coz ma za nasledek, ze polarni zare na Jupiteru jsou 1000 krat mohutnejsi nez na nasi planete.

Situace je komplikovana materialem uvolnenym z Jupiterova mesice Io. Vedci veri, ze vulkanicke erupce na Io rozviri vne nabite castice, ktere jsou ionizovany a rozsiruji se radialne a jsou "lapany" v magnetickem poli Jupiteru. Tyto nabite castice jsou nuceny rotovat spolecne s planetou a vytvareji "proudovou" plochu, ktera se setkava s magnetickym polem. To tedy prispiva k vetsi intenzite polarni zare nez pouze procesy souvisejici s nabitymi casticemi ze Slunce, ktere leti prostorem a jsou zachyceny magnetickym polem.

Na Zemi jsou magneticke boure spousteny velkou zmenou v slunecnich casticich, ktere vytvareji velmi jasne polarni zare. Tyto boure mohou narusovat radiove signaly a komunikacni system souvisejici s navigaci letadel. Jedna boure v roce 1989 vyridila vysilaci stanici Quebec. Tym nalezl, ze energeticke polarni boure jsou take na Jupiteru, ale jsou spousteny vnitrnimi procesy v Jupiterove soustave.

Mesic Io produkuje proudem nabite castice. Castice se stavaji ionizovanymi a jsou potom vtazeny do intenzivniho magnetickeho pole Jupiteru podel neviditelne "proudove trubice", ktere premostuje oba svety (Jupitera a Io). Tato trubice vytvari male zarive skvrny prave vne ovalu kolem obou magnetickych polu. Studiem zmen intenzity techto skvrn Clark a jeho kolegove jsou schopni mapovat magneticke pole Jupiteru. Vedci spojuji skvrny s "prodovou trubici" z Io, protoze emisni polarni zare rotuji s Jupiterem, zatimco skvrny zustavaji fixovany na polohu mesice Io.

"Velikost polarni zare je 600 az 1200 mil (1000 az 2000 kilometru) v prumeru," rika Clarke. Polarni zare ma rychlost od vychodu na zapad vice nez 10000 mil za hodinu (to je asi 5 kilometru za sekundu), protoze Jupiter ma rychly rotacni pohyb.

Clarke a jeho kolegove doufaji, ze budouci pozorovani bude davat vice informaci o polarnich zarich. Tym take ziskava data z vedecke sondy Galileo, ktera se pohybuje skrze magneticke pole Jupiteru a ziskava informace i o Galileovskych satelitech. Galileo muze zaznamenat typ nabitych castic v poli, jejich polohu a energii. Informace z HST a Galilea jsou dulezite, protoze si vedci budou moci vytvorit presnejsi obraz o nabitych casticich, ktere produkuji "polarni" zareni jejichz puvodcem je mesic Io.

Obrazky jsou ve formatu GIF a JPEG, ktere muzete ziskat na anonymnim ftp serveru na adrese: ftp.stsci.edu v adresari /pubinfo.

Obrazky tykajici se Jupiteru zachycuji polarni zari. Horni ukazuji efekt emise z mesice Io, ktery je tak velky asi jako nas pozemsky Mesic. Cernobily obrazek vlevo je porizen ve viditelnem svetle a ukazuje jak Io a Jupiter jsou spojeny neviditelnym proudem elektricky nabitych castic, ktery je nazvan "proudova trubice". Castice uvolnene z Io (svetla skvrna na pravem Jupiteru) vulkanickou cinnosti leti podel magnetickych silocar Jupiteru, ktere se tahnou skrze mesic Io k severnimu a jiznimu magnetickemu polu planety. Tento obrazek take ukazuje pasy mraku okolo Jupiteru, je take dobre videt Ruda skvrna. Cernobily obrazek vpravo je porizen v ultrafialovem svetle o 15 minut pozdeji. Ukazuje polarni emisi na severnim a jiznim polu. Prave vne techto emisi jsou zarive skvrny. Na tomto obrazku Io neni pozorovatelny, protoze je slaby v ultrafialovem svetle.

Dva ultrafialove snimky v dolni casti celeho obrazku ukazuji, jak zariva emise meni jasnost a strukturu kdyz Jupiter rotuje. Tyto obrazky ve falesnych barvach take prozrazuji, jak je rozlozeno magneticke pole Jupiteru od 10 do 15 stupnu od osy rotace. Obrazek vlevo byl ziskan v rozdilnem casovem obdobi nez obrazek vpravo. Ukazuje plny pohled na severni polarni zari se silnou emisi uvnitr hlavniho zariveho ovalu. Obrazek vpravo takovou strukturu nezachycuje. Obrazky byly porizeny WFPC 2 kamerou v obdobi kveten 1994 az zari 1995.