பృহஸ్పతിയின் प्रकাশ शো जटिल হो गया
James Webb Space Telescope ने बृहस्पति के उत्तरी aurora में उज्ज्वल धब्बों का पहला infrared spectra प्रदान किया है जो ग्रह के Galilean चांदों द्वारा बनाया गया है, और परिणाम वैज्ञानिकों की विशाल ग्रह के magnetosphere कार्य करने के बारे में समझ को चुनौती देते हैं। अवलोकन दिखाते हैं कि Io, बृहस्पति का ज्वालामुखी चंद्रमा, का auroral footprint किसी की अपेक्षा से तापमान और घनत्व में अधिक परिवर्तनशील है।
बृहस्पति के aurorae सौर मंडल में सबसे शक्तिशाली हैं, जो ग्रह की विशाल magnetic field lines के साथ घूमने वाले charged particles और ऊपरी atmosphere में टकराने के कारण उत्पन्न होते हैं। पृथ्वी के aurorae मुख्य रूप से solar wind द्वारा संचालित होते हैं, बृहस्पति के अपने चांदों से निष्कासित सामग्री द्वारा मुख्य रूप से संचालित होते हैं — विशेष रूप से Io, जो अपनी ज्वालामुखी सतह से प्रति सेकंड लगभग एक टन sulfur dioxide गैस निष्कासित करता है।
Io का Auroral Footprint माइक्रोस्कोप के तहत
बृहस्पति के चार Galilean चांद ग्रह के aurora में एक अलग उज्ज्वल स्थान बनाते हैं क्योंकि वह magnetosphere के माध्यम से चलता है और electromagnetic disturbances उत्पन्न करता है जो magnetic field lines के साथ atmosphere तक प्रसारित होते हैं। Io का footprint सबसे उज्ज्वल और सबसे अच्छी तरह से अध्ययन किया जाता है, जो Hubble Space Telescope द्वारा 1990 के दशक में पहली बार खोजा गया था, ultraviolet अवलोकन में दृश्य है।
JWST का Near-Infrared Spectrograph ने तीन से पांच micrometer wavelength range में molecular hydrogen की emission lines को मापते हुए अभूतपूर्व विस्तार से इन footprints का अवलोकन किया। ये spectral lines atmospheric gas के तापमान और घनत्व दोनों के लिए संवेदनशील हैं जिन्हें आने वाले charged particles द्वारा उत्तेजित किया जाता है, diagnostic जानकारी प्रदान करते हैं जो ultraviolet अवलोकन अकेले नहीं दे सकते।
परिणामों ने दिखाया कि Io का auroral footprint घंटों से दिनों तक के timescale पर तापमान और घनत्व दोनों में नाटकीय रूप से परिवर्तित होता है। तापमान में उतार-चढ़ाव एक ऐसी श्रेणी में फैलता है जिसे मौजूदा magnetospheric मॉडेल आसानी से समझा नहीं सकते हैं, जो सुझाव देता है कि Io के plasma torus और बृहस्पति के magnetic field के बीच अंतर्क्रिया पहले की समझ से अधिक जटिल और गतिशील है।
परिवर्तनशीलता को क्या चला सकता है
परिवर्तनशीलता की व्याख्या के लिए कई परिकल्पनाओं पर विचार किया जा रहा है। एक संभावना यह है कि Io के ज्वालामुखी उत्पादन में परिवर्तन — जो विभिन्न ज्वालामुखी केंद्रों के अधिक या कम सक्रिय होने के रूप में जाना जाता है — magnetosphere में plasma injection की दर को बदलता है, जिससे बृहस्पति के atmosphere में जमा की गई ऊर्जा में भिन्नता होती है।
एक अन्य परिकल्पना बृहस्पति के magnetosphere में magnetic reconnection events को शामिल करती है, जो पृथ्वी पर auroral brightening का उत्पादन करने वाली substorms के समान है। यदि magnetic field lines समय-समय पर reconnect होते हैं और संग्रहीत ऊर्जा को मुक्त करते हैं, तो वे charged particles में विस्फोट उत्पन्न कर सकते हैं जो auroral footprint को अत्यधिक तापमान तक अस्थायी रूप से गर्म करते हैं।
एक तीसरी संभावना यह है कि परिवर्तनशीलता Alfven wave system में परिवर्तन को दर्शाता है जो Io को बृहस्पति के atmosphere से जोड़ता है। ये electromagnetic waves Io से ग्रह तक ऊर्जा ले जाते हैं, और बृहस्पति के चारों ओर जटिल plasma environment के माध्यम से उनका प्रसार delivered power में उतार-चढ़ाव उत्पन्न कर सकता है।
Magnetospheric Science के लिए निहितार्थ
बृहस्पति का magnetosphere सौर मंडल की सबसे बड़ी संरचना है, जो ग्रह से लाखों किलोमीटर दूर तक फैली हुई है। यह magnetized plasma प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए एक प्राकृतिक प्रयोगशाला के रूप में कार्य करता है जो पूरे ब्रह्मांड में होती हैं, अन्य ग्रहों से pulsars और active galactic nuclei तक।
JWST अवलोकन संकेत देते हैं कि बृहस्पति के magnetosphere के सर्वश्रेष्ठ वर्तमान मॉडल भी महत्वपूर्ण भौतिकी को याद कर रहे हैं। Io के auroral footprint की अत्यधिक परिवर्तनशीलता magnetospheric परिस्थितियों में तेजी से, बड़े पैमाने पर परिवर्तन का सुझाव देती है जिसे steady-state मॉडेल पुनः प्रस्तुत नहीं कर सकते। यह निष्कर्ष शायद Io, plasma torus, और बृहस्पति के atmosphere के बीच dynamic coupling को कैप्चर करने वाले time-dependent simulations की नई पीढ़ियों को प्रेरित करेगा।
Europa और Ganymede Footprints
JWST ने Europa और Ganymede के auroral footprints का भी अवलोकन किया, हालांकि ये Io के मुकाबले काफी हद तक मंद हैं। प्रारंभिक विश्लेषण बताता है कि ये footprints अधिक स्थिर हैं, जो ज्वालामुखी सक्रिय Io की तुलना में इन चांदों की कम plasma production rates के अनुरूप है। हालांकि, Ganymede का footprint अपने intrinsic magnetic field से संबंधित कुछ अनन्य विशेषताएं दिखाता है — सौर मंडल में एकमात्र चंद्रमा जिसके पास अपना magnetic field है।
अवलोकन बृहस्पति विज्ञान में JWST के योगदान की शुरुआत का प्रतिनिधित्व करते हैं। आने वाले वर्षों में नियोजित भविष्य के अवलोकन auroral footprints को लंबे समय के पैमाने पर ट्रैक करेंगे, संभवतः Io पर विशिष्ट ज्वालामुखी घटनाओं या अन्य मिशन द्वारा देखी गई magnetospheric गतिशीलता के साथ परिवर्तन को सहसंबंधित करेंगे। ESA का JUICE अंतरिक्ष यान, वर्तमान में बृहस्पति की ओर जा रहा है और 2031 में arrival की योजना है, पूरक in-situ माप प्रदान करेगा जो यह समझाने में मदद कर सकता है कि JWST दूर से क्या देख रहा है।
यह लेख Universe Today द्वारा रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.
