伴隨著巨大的風暴、強風、極光以及極端的溫度和壓力,木星發生了很多事情。現在,NASA 的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡捕捉到了這顆行星的新圖像。 韋伯的木星觀測將為科學家提供更多關於木星內部生命的線索。

加州大學伯克利分校( University of California, Berkeley )榮譽退休教授、行星天文學家伊姆克·德·佩特( Imke de Pater )說:「說實話,我們真的沒到它會表現得這麼好。」德佩特和巴黎天文台的教授蒂埃里·富切特( Thierry Fouchet )領導了對木星的觀測,這是韋伯早期釋放科學計劃( Webb ‘s Early Release Science )國際合作的一部分。韋伯本身是一個由 NASA 及其合作夥伴 ESA (歐洲太空總署)和 CSA (加拿大太空總署)領導的國際任務。她說:「我們可以在一張照片中看到木星及其光環、小衛星甚至星系的細節,這真的很了不起。」

這兩張照片來自天文台的近紅外線相機( NIRCam ),它有三個專門的紅外線濾鏡,可以展示這顆行星的細節。由於紅外線對人眼是不可見的,所以這種光會被映射到可見光譜上。一般來說,越長的波長表現得更紅,越短的波長表現得更藍。科學家們與民間科學家朱迪·施密特( Judy Schmidt )合作,將韋伯的數據轉化為圖像。

在這張獨立的木星照片中,極光延伸到木星的南北兩極以上的高度,這張照片是由韋伯的幾張圖片合成的。極光在濾鏡中發出的光芒被映射為較紅的顏色,這也突出了從較低的雲層和較高的煙霧反射的光。另一種濾鏡用黃色和綠色標示,顯示了圍繞北極和南極旋轉的霧霾。第三個濾鏡,映射為藍色,展示了從較深的主雲反射出來的光。

大紅斑是木星上著名大到可以吞噬地球,在這些視圖中它看起來是白色的,就像其他雲一樣,因為它們反射了大量的陽光。

「這裡的亮度表明高度很高—所以大紅斑有高海拔的煙霧,就像赤道地區一樣,」韋伯太陽系觀測跨學科科學家、 AURA 科學副總裁海蒂·哈默爾說。「大量明亮的白色『斑點』和『條紋』很可能是高度很高的冷凝對流風暴的雲頂。」相比之下,赤道以北的暗帶幾乎沒有雲層覆蓋。

來自木星系統兩個濾鏡 F212N (橙色)和 F335M (青色)的 Webb NIRCam 的復合圖像。

來自木星系統兩個濾鏡 F212N (橙色)和 F335M (青色)的 Webb NIRCam 的復合圖像。

在一個廣角視野中,韋伯看到了木星和它的微弱的光環,比行星弱一百萬倍,還有兩個小衛星,叫做 Amalthea 和 Adrastea 。

Fouchet 說:「這張圖片總結了我們的木星系統項目的科學成果,該項目研究木星本身的動力學和化學,它的光環和它的衛星系統。」研究人員已經開始分析韋伯的數據,以獲得關於太陽系最大行星的新研究結果。

來自韋伯的數據並沒有打包整齊地送到地球。相反,它包含了韋伯探測器上光線亮度的信息,這些信息作為原始數據送到太空望遠鏡科學研究所( STScI ),韋伯的任務和科學操作中心。 STScI 將數據處理成校准文件,用於科學分析,並將其送交米庫爾斯基太空望遠鏡檔案庫,用於傳播。然後,科學家們在研究過程中將這些信息轉化為圖像。當 STScI 的一個團隊為官方發佈正式處理 Webb 圖像時,被稱為民間科學家的非專業天文學家也經常深入公共數據檔案來檢索和處理圖像。

加州莫德斯托的朱迪·施密特是民間科學界的資深圖像處理員,他處理了這些關於木星的新圖像。為了拍攝包含這些微型衛星的圖像,她與 Ricardo Hueso 合作,他是這些觀測的共同研究者,在西班牙巴斯克地區大學研究行星大氣。

民間科學家朱迪·施密特處理 NASA 的天文圖像。她的一個代表作品是閔可夫斯基的蝴蝶,右邊是蛇夫座方向的行星狀星雲。

民間科學家朱迪·施密特處理 NASA 的天文圖像。她的一個代表作品是閔可夫斯基的蝴蝶,右邊是蛇夫座方向的行星狀星雲。

施密特沒有正規的天文學教育背景。但 10 年前,歐洲航天局的一場比賽激發了她對圖像處理的無限熱情。「哈伯隱藏的寶藏」( Hubble’s Hidden Treasures )競賽邀請公眾在哈伯數據中發現新的珍寶。在近 3000 張參賽作品中,施密特憑借一張新生恆星的照片獲得了第三名。

自從參加歐洲太空總署的比賽以來,她一直把研究哈伯和其他望遠鏡的數據作為業餘愛好。她說:「有些東西一直纏著我,我停不下來。我可以每天花好幾個小時。」

她對天文學圖像的熱愛使她處理了星雲、球狀星團、分子雲和更壯觀的宇宙物體的圖像。她的宗旨是:「我盡量讓它看起來自然,即使它不是你肉眼所能看到的任何東西。」這些圖像引起了專業科學家的注意,包括哈默爾,他之前曾與施密特合作改進哈勃望遠鏡拍攝的蘇梅克-列維 9 號彗星撞擊木星的圖像。

施密特說,木星實際上比其他遙遠的宇宙奇觀更難研究,因為它的自轉速度非常快。當木星的獨特特徵在拍攝圖像時發生了旋轉,並且不再對齊時,將一疊圖像組合成一個視圖可能是一項挑戰。有時,她必須用數字技術做出調整,以一種合理的方式堆疊圖像。

韋伯將提供關於宇宙歷史每個階段的觀測,但如果施密特必須選擇一件讓她感到興奮的事情,那就是更多韋伯關於恆星形成區域的觀點。她特別著迷於在被稱為赫比格-哈羅天體的小星雲塊中產生強大噴流的年輕恆星。她說:「我真的很期待看到這些怪異但美妙的新生恆星在星雲里吹出一個洞。」


參考文獻:

[1]Webb’s Jupiter Images Showcase Auroras, Hazes – James Webb Space Telescope (nasa.gov)

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