2008.10.02. - A valaha készült legélesebb földfelszíni kép a Jupiterről

Egy új képkorrekciós eljárásnak köszönhetően a Jupiter minden eddiginél élesebb, földfelszíni teleszkóppal készített infravörös tartománybeli képét sikerült rögzíteni egy kétórás észlelés alatt.

A földfelszíni teleszkópokkal végzett megfigyelések számára az egyik legnagyobb zavaró tényező bolygónk légköre. Az atmoszférában néhány deciméteres skálán fellépő turbulens mozgások eltorzítják a csillagokról érkező fény szabályos hullámfrontjait, ami abban nyilvánul meg, hogy a csillag képe "ugrál", szaknyelven szcintillál. Minél rosszabb a légkör állapota, annál nagyobb a szcintilláció mértéke, s ez lehetetlenné teszi, hogy a távcsövek akár csak megközelítsék felbontóképességük elméleti határát. Nem pontszerű forrásokra, például a bolygókorongokra a hatás kiátlagolódik, de természetesen a felbontásra vonatkozó korlát itt is érvényesül.

A légkör negatív hatásának kiküszöbölésére a megoldás az ún. adaptív optikák (AO) használata. Ennek során egy nagysebességű kamerával valós időben monitorozzák egy pontszerű forrás (általában egy műcsillag) képét, s ezen visszacsatolt információ alapján számítógépekkel vezérelt motorok segítségével mozgatott és deformált tükrökkel másodpercenként mintegy százszor újrafókuszálják a képet, így érve el az adott pillanatban lehetséges legjobb leképezést. A műcsillagot a legtöbb esetben egy, a nátrium D vonalaira hangolt zöld fényű lézer valósítja meg, melynek fénye a légkörben körülbelül 90 km-es magasságban található, nátriumban gazdag rétegről verődik vissza, pontszerű fényforrást szolgáltatva az eljáráshoz. A jelenlegi AO technikák hátránya, hogy csak egy viszonylag kicsiny, 15 ívmásodperces vagy kisebb égi területen alkalmazhatók, s hatásfokuk gyorsan romlik az optikai tengelytől távolodva.

A MAD az ESO optikai laboratóriumában.
[European Southern Observatory]

Az ESO VLT távcsőrendszerére tervezett MAD (Multi-conjugate Adaptive Optics Demonstrator) adaptív optikai rendszer segítségével most Franck Marchis (UC Berkeley, SETI Institute in Mountain View, Californa) és kollégái 2008. augusztus 16-án és 17-én rekordhosszúságú, összesen körülbelül 2 órát átfogó megfigyeléssorozattal a Jupiter minden eddiginél élesebb képét állították elő. A Jupiter esetében a szokásos AO technikák a bolygó egyik holdjának képét használják referenciaként. Ennek hátránya, hogy korlátozza az expozíciók lehetséges hosszát, mivel a hold elmozdul a Jupiterhez képest, s esetleg túl messzire kerül tőle ahhoz, hogy továbbra is használni lehessen. A bolygót a Hubble űrteleszkóp sem tudja 50 percnél tovább észlelni, mivel 96 perces keringési idejű pályáján a Föld rendszeresen blokkolja a látómezejét.

A Jupiter hamis színes képe, melyet infravörös szűrőkön keresztül készült felvételekből állítottak össze. A Nagy Vörös Folt nem látható, mert a felvételek készítése alatt a bolygó túloldalán tartózkodott. A három infravörös hullámhosszon a bolygó légkörében található hidrogén és metán elnyelése nagy, így az infravörös napsugárzás csak a légkörben magasan található rétegekről tud visszaverődni, nem úgy, mint a látható fény, ami mélyebb rétegekbe is le tud hatolni, majd onnan verődik vissza. Emiatt ezen az infravörös képen a bolygó felhőzete némileg másképp néz ki, mint ahogyan azt az optikai tartományban készült felvételeken megszokhattuk. A pólusok környékén jól látható az északi és déli fény, a Jupiter erős mágneses tere által befogott töltött részecskék és a bolygó felsőlégköre kölcsönhatásának jele. A képekből készített különböző felbontású animációk tölthetők le az ESO honlapjáról innen és innen.
[ESO/F. Marchis, M. Wong, E. Marchetti, P. Amico, S. Tordo]

Marchis és munkatársai a feladatot nem egy, hanem két Jupiter-holddal oldották meg, mégpedig az Europa és az Io holdakkal. A megfigyelés során a két kísérő a bolygó egyik, illetve másik oldalán helyezkedett el, így teremtve lehetőséget a Jupiter egész korongján a szükséges korrekciók elvégzéséhez. A csoport egyik tagja, Enrico Marchetti szerint nem mindennapi kihívásról volt szó, mivel egyszerre kellett követni a különböző sebességgel mozgó holdakat és magát a bolygót is. A MAD jóval nagyobb égboltterületen alkalmas a korrekciók végrehajtására, mint az egy referenciaforrással dolgozó AO technikák.

A megfigyelés során az infravörös tartományban három szűrőn (2, 2,14 és 2,16 μm) keresztül készítettek több száz felvételt a Jupiterről, melyek felbontása az egész bolygókorongon körülbelül 90 milliívmásodperc volt, ez pedig a Jupiter távolságában 300 km-es felszíni részletek megkülönböztethetőségének felel meg. A felvételsorozat eredményeként sikerült kimutatni az egyenlítő körüli, 16 ezer km széles felhősáv fényességében bekövetkező változást. A nitrogénnel kevert hidrazinból (rakétahajtóanyagként használatos), esetleg fagyott kristályos ammóniából, vízből vagy az atmoszféra mélyebb rétegeiből származó ammónium hidroszulfidból álló réteg nagyon fényes az infravörös tartományban. Ha több napfény verődik vissza róla, az vagy azt jelenti, hogy az előbbi anyagok mennyisége megnőtt benne, vagy azt, hogy magasabb jupiterrajzi szélességek felé mozdult el. Mike Wong szerint a legfényesebb része mintegy hatezer km-rel dél felé vándorolt, azaz a második lehetőségről van szó. Ezt a következtetést a Wong és kollégái által 2005-ben a Hubble űrteleszkóppal készített felvételekkel történő összehasonlítás tette lehetővé.

Forrás:

• ESO 33/08 - Photo Release