JWST 捕捉到木星的極光“嘶嘶作響，光芒四射”

這再合適不過了木星綽號行星之王的他戴著一頂皇冠——這是多么大的皇冠。

雖然我們無法用肉眼看到它們，但這顆巨大的行星擁有太陽系中最強大的極光——在其南北極永久閃閃發(fā)光的極光，在不可見的波長下閃閃發(fā)光——紫外線、紅外線和偶爾爆發(fā)之X射線.

近年來，使用最尖端儀器的觀測終于開始揭示這些巨大的、看不見的極光的秘密，但我們還有很多東西需要學習。世界上最強大的太空望遠鏡讓我們更進一步：2023 年 12 月 25 日從 JWST 獲得的新觀測揭示了天文學家從未見過的特征。

“這是一份多么棒的圣誕禮物——它簡直讓我大吃一驚！”天文學家喬納森·尼科爾斯 （Jonathan Nichols） 說英國萊斯特大學。

“我們想看看極光變化的速度有多快，預計它會沉重地淡入淡出，可能在一刻鐘左右。相反，我們觀察到整個極光區(qū)域嘶嘶作響，有時每秒鐘都在變化。

木星上的極光的產(chǎn)生方式與地球上的極光類似。粒子被吸入行星磁層，并在被吹到兩極時加速到極速。在兩極，它們被傾倒到大氣中，在那里它們與大氣粒子的電離相互作用會產(chǎn)生發(fā)光。

對于地球來說，這些粒子主要起源于太陽，這就是為什么當太陽噴射特別強大的流出時，我們會看到極光——例如日冕物質拋射或強太陽風。

木星上也發(fā)生了這種情況，但木星極光的主要來源離家更近：它的火山衛(wèi)星木衛(wèi)一總是噴出二氧化硫.這種氣體形成了一個巨大的圓環(huán)，一個不斷注入行星極光的儲層。

漂浮在木星大氣層中的分子之一創(chuàng)建紅外光暈是三氫陽離子 （H₃⁺），一種由三個氫原子組成的帶電離子。

三氫離子可用于研究極光的能量預算，因此 Nichols 和他的同事使用 JWST 觀測來跟蹤木星極光中分子的行為，同時使用紫外線哈勃觀測來將發(fā)射置于背景中。

“奇怪的是，韋伯觀察到的最亮的光在哈勃的照片中沒有真正的對應物。這讓我們摸不著頭腦。尼科爾斯 說.

“為了引起韋伯和哈勃所看到的亮度組合，我們需要讓大量非常低能量的粒子撞擊大氣層——就像一場毛毛雨一樣，這顯然是不可能的組合！我們仍然不明白這是怎么發(fā)生的。

它與木星非常一致，而木星做很多之非常奇怪的事情我們不理解很好。但是，隨著強大的望遠鏡和探測器的不斷增長，科學家們正在一點一點地找到木星拼圖的奇特部分。

這些新信息雖然目前有些令人困惑，但就是這樣一塊拼圖。它如何適應更大的圖景可能只需要更多的部分。例如，未來的建模工作可能有助于解釋目前困擾科學家的極光發(fā)射特征。

與此同時，正在收集不同波長范圍內的更多觀測數(shù)據(jù)。好消息是，由于極光一直在那里，因此無需等待合適的時機。在正確的光線下對木星的任何觀測都會捕捉到它上面巨大的輻射。

研究結果已發(fā)表在自然通訊.

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