همکاری تلسکوپ‌های «جیمز وب» و «هابل» برای کاوش در قمر مشتری

پژوهشگران «موسسه تحقیقات جنوب غربی» قرار است در یک پژوهش جدید، تلسکوپ‌های «جیمز وب» و «هابل» را به طور هم‌زمان برای بررسی قمر «آیو» سیاره مشتری مورد استفاده قرار دهند.
به گزارش واحد خبر مرکز مطالعات و پژوهش های فلکی نجومی به نقل از isnaو به نقل از اسپیس، «تلسکوپ فضایی جیمز وب» و «تلسکوپ فضایی هابل» قرار است با هم متحد شوند تا آتشفشانی‌ترین جرم منظومه شمسی را رصد کنند. این جرم، قمر «آیو»(Io) سیاره مشتری است.
این دو تلسکوپ فضایی، داده‌های مربوط به دنیای جذاب آیو را از راه دور جمع‌آوری می‌کنند. سپس، این اطلاعات توسط فضاپیمای «جونو»(Juno) ناسا مورد استفاده قرار می‌گیرند. این داده‌ها به طور ویژه می‌توانند به هدایت جونو طی پروازهای آتی به قمر آیو کمک ‌کنند زیرا جونو، نقش این قمر شدیدا آتشفشانی را در تشکیل شدن پلاسمای موجود در محیط اطراف مشتری مورد بررسی قرار می‌دهد.
این پژوهش توسط «موسسه تحقیقات جنوب غربی»(SwRI) انجام خواهد شد که امتیاز زمان رصد جیمز وب و هابل را از «موسسه علمی تلسکوپ فضایی»(Stsci) دریافت کرده است. پژوهشگران موسسه تحقیقات جنوب غربی، داده‌های آیو را با هابل در طول ۱۲۲ گردش تلسکوپ به دور زمین جمع‌آوری خواهند کرد و سپس با استفاده از حدود پنج ساعت زمان رصد جیمز وب، به تکمیل کردن این یافته‌ها خواهند پرداخت.

عبور فضاپیمای جونو از کنار آیو در حالی که مشتری در پس‌زمینه دیده می‌شود
«کرت رثرفورد»(Kurt Retherford) پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: زمان این پروژه بسیار مهم است. در طول سال آینده، جونو چندین بار از آیو عبور خواهد کرد و فرصت‌های نادری را برای ترکیب کردن مشاهدات درجا و از راه دور این سیستم پیچیده ارائه خواهد داد.
وی افزود: ما امیدواریم که بینش‌های جدیدی را در مورد آتشفشان‌های چشمگیر آیو، فعل‌وانفعالات پلاسما با قمر و گازهای خنثی و پلاسمایی که در مغناطیس‌کره وسیع مشتری منتشر می‌شوند و انتشارات شدید جوی را ایجاد می‌کنند، به دست آوریم.
ناسا تخمین می‌زند سطح آیو با صدها آتشفشان فعال در حال فوران پوشیده شده است که می‌توانند گدازه‌ها را ده‌ها مایل در جو نازک و بدون آب آیو منتشر کنند.
گفته می‌شود آیو که تقریبا به اندازه قمر زمین و درونی‌ترین قمر گالیله‌ای مشتری به شمار می‌رود، بسیار آتشفشانی است زیرا تأثیرات گرانشی سیاره میزبان آن، نیروهای جزر و مدی را ایجاد می‌کنند که این قمر را فشرده می‌سازد. سایر قمرهای گالیله‌ای نیز تأثیر مشابهی روی آیو دارند و این طوفان گرانشی را تشدید می‌کنند. قمرهای گالیله‌ای، چهار قمر بزرگ سیاره مشتری هستند که توسط گالیله کشف شدند.
این نیروها در واقع آن قدر قوی هستند که می‌توانند سطح آیو را برای بالا و پایین رفتن تا ۱۰۰ متر تحریک کنند و همان طور که انتظار می‌رود، چنین آتشفشان شدیدی بر کل منظومه مشتری تأثیر می‌گذارد.
ابری به شکل دونات‌
اعتقاد بر این است که ذرات در حال فرار از جو آیو، منبع اصلی مواد به‌دام‌افتاده در میدان مغناطیسی مشتری هستند. این گازهای فراری یونیزه می‌شوند؛ به این معنی که تحت فرآیندی قرار می‌گیرند که طی آن گرمای شدید، الکترون‌ها را از اتم‌ها جدا می‌کند تا یک دریای پویا از ذرات باردار به وجود بیاورد.
«کاترین د کلیر»(Katherine de Kleer) دانشمند «مؤسسه فناوری کالیفرنیا»(Caltech) و از پژوهشگران این پروژه گفت: بیشتر این مواد در واقع مستقیما از آتشفشان‌ها فرار نمی‌کنند، بلکه با تصعید دی‌اکسید گوگرد حاصل از سطح قمر آیو مرتبط هستند. تعامل بین جو آیو و پلاسمای اطراف، مکانیسم فرار گازهای منتشر شده از سطح قمر را فراهم می‌کند.
این یک ابر دونات‌شکل از ذرات باردار به نام «چنبره پلاسمای آیو»(Io Plasma Torus) یا (IPT) تشکیل می‌دهد که مشتری را احاطه کرده است. هنگامی که الکترون‌ها با یون‌ها در چنبره پلاسمای آیو برخورد می‌کنند، تابش فرابنفش را به وجود می‌آورند که توسط تلسکوپ‌های واقع در زمین و فضا قابل شناسایی است.

نموداری از منظومه مشتری و چنبره پلاسما که ذرات فراری از جو آیو را به دام می‌اندازد
با وجود این، برای درک کامل چنبره پلاسمای آیو باید پژوهش‌ها ادامه یابند زیرا ارزیابی میزان قوی بودن ارتباط آن با آتشفشان آیو دشوار است. همچنین، این پرسش باقی می‌ماند که آیو بر دیگر اجرام منظومه مشتری، از جمله سایر قمرهای بزرگ گالیله‌ای چه تأثیراتی دارد.

«فران باگنال»(Fran Bagenal) پژوهشگر «دانشگاه کلرادو بولدر»(CU Boulder) و از پژوهشگران ارشد این پروژه گفت: به عنوان مثال، چه مقدار گوگرد از آیو به سطح قمر «اروپا»(Europa) منتقل می‌شود؟ ویژگی‌های شفق قطبی در آیو با شفق‌های قطبی زمین و مشتری چگونه مقایسه می‌شود؟
این گروه پژوهشی معتقدند که کلید درک بهتر این ارتباطات، بررسی کردن منظومه مشتری به ‌عنوان یک کل است، نه به صورت تکه‌تکه. این کار به داده‌های بیشتری، حتی بیشتر از داده‌های چشمگیر جونو نیاز دارد.

نقاط آتشفشانی در سراسر قمر آیو
جونو از چهارم ژوئیه ۲۰۱۶، زمانی که پس از یک سفر ۱.۷ میلیارد مایلی از زمین به نزدیکی غول گازی مشتری و قمرهایش رسید، درباره محیط آن تحقیق می‌کند. این سفری بود که تکمیل کردن آن، پنج سال طول کشید.
این فضاپیما از آن زمان، چندین پرواز را از نزدیک مشتری و قمرهای بزرگ آن، به ویژه اروپا به پایان رسانده است. جونو در جدیدترین عبور خود، در ۳۰ ژوئیه از نزدیکی آیو عبور کرد و در حالی که اطلاعات مربوط به جو و میدان مغناطیسی آن را جمع‌آوری می‌کرد، به فاصله حدود ۲۲ هزار کیلومتری آن رسید. جونو دوباره در ۳۰ دسامبر سال جاری و اول فوریه سال ۲۰۲۴ به آیو نزدیک خواهد شد.
جونو در ۲۰ سپتامبر، یک پرواز را دورتر از آیو خواهد داشت که مورد توجه گروه موسسه تحقیقات جنوب غربی خواهد بود. این پرواز به گونه‌ای زمان‌بندی خواهد شد که هابل و جیمز وب به طور هم‌زمان بتوانند آن را مشاهده کنند. این بدان معناست که دو تلسکوپ فرصت خواهند داشت تا با هم متحد شوند و آنچه را که جونو می‌بیند، در فاصله‌ای دور مشاهده کنند. بدین ترتیب، آنها می‌توانند یک دیدگاه جامع را در مورد منظومه مشتری به دانشمندانی که در پی آن هستند، بدهند.
رثرفورد نتیجه گرفت: از زمانی که مجموعه پروازهای «فضاپیمای گالیله»(Galileo spacecraft) در سال‌های ۱۹۹۹ تا ۲۰۰۰ توسط هابل با یک کمپین پر بار ۳۰ مداری پشتیبانی شدند، فرصتی برای در پیش گرفتن یک رویکرد جامع نسبت به تحقیقات پیرامون قمر آیو وجود نداشت. ترکیب کردن بررسی‌های فشرده روی جونو در محل با مشاهدات سنجش از دور، بدون شک درک ما را پیرامون نقش آیو در هدایت کردن پدیده‌های رخ‌ داده در منظومه مشتری ارتقا می‌دهد.
با وجود این که ماموریت‌های آینده به مقصد مشتری و قمرهای آن مورد انتظار هستند و کاوشگر «اروپا کلیپر»(Europa Clipper) و «کاوشگر قمرهای یخی مشتری»(JUICE) قرار است بین سال‌های ۲۰۲۹ تا ۲۰۳۱ به منظومه مشتری برسند، هیچ کدام آنها از نزدیکی قمر آیو پرواز نخواهند کرد. این بدان معناست که طبق گفته موسسه تحقیقات جنوب غربی، حداقل تا دهه ۲۰۳۰ فرصت دیگری برای این نوع مشاهدات ایجاد نخواهد شد.