O Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA captou novos pormenores das auroras no maior planeta do nosso Sistema Solar. As luzes dançantes observadas em Júpiter são centenas de vezes mais brilhantes do que as observadas na Terra. Com a sensibilidade avançada do Webb, os astrónomos estudaram estes fenómenos para melhor compreender a magnetosfera de Júpiter.

As auroras são criadas quando partículas altamente energéticas entram na atmosfera de um planeta perto dos seus polos magnéticos e colidem com átomos de gás. Não só as auroras de Júpiter são enormes em tamanho, como também são centenas de vezes mais energéticas do que as auroras da Terra. Aqui, as auroras são causadas por tempestades solares - quando partículas carregadas "chovem" na atmosfera superior, excitam os gases e fazem-nos brilhar com cores vermelhas, verdes e púrpuras. Entretanto, Júpiter tem uma fonte adicional para as suas auroras; o forte campo magnético do gigante gasoso apanha partículas carregadas da sua vizinhança. Isto inclui não só as partículas carregadas do vento solar, mas também as partículas lançadas para o espaço pela sua lua Io, conhecida pelos seus numerosos e grandes vulcões. Os vulcões de Io expelem partículas que, notavelmente, escapam à gravidade da lua e orbitam Júpiter. Uma barragem de partículas carregadas libertadas pelo Sol durante as tempestades solares também atinge o planeta. O grande e poderoso campo magnético de Júpiter captura as partículas carregadas e acelera-as a velocidades tremendas. Estas partículas velozes atingem a atmosfera do planeta com energias elevadas, o que excita o gás e provoca o seu brilho.

Agora, as capacidades únicas do Webb estão a fornecer novos conhecimentos sobre as auroras de Júpiter. A sensibilidade do telescópio permite aos astrónomos aumentar a velocidade do obturador para captar características aurorais que variam rapidamente. Os novos dados foram captados com o instrumento NIRCam (Near-InfraRed Camera) do Webb no dia de Natal de 2023 por uma equipa de cientistas liderada por Jonathan Nichols, da Universidade de Leicester, no Reino Unido.

"Que presente de Natal foi este - deixou-me boquiaberto!", partilhou Jonathan. "Queríamos ver a rapidez com que as auroras mudam, esperando que se desvanecessem lentamente, talvez ao longo de um quarto de hora ou mais. Em vez disso, observámos toda a região auroral a fervilhar de luz, por vezes variando ao segundo".

Os dados da equipa revelaram que a emissão do ião trihidrogénio, conhecido como H3+, é muito mais variável do que se pensava. As observações vão ajudar a desenvolver a compreensão dos cientistas sobre a forma como a atmosfera superior de Júpiter é aquecida e arrefecida.

O local das observações aurorais de Júpiter, no contexto do planeta como um todo. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (Universidade da Califórnia em Berkeley), Thierry Fouchet (Observatório de Paris), Leigh Fletcher (Universidade de Leicester), Michael H. Wong (Universidade da Califórnia em Berkeley), Joseph DePasquale (STScI), J. Nichols (Universidade de Leicester), M. Zamani (ESA/Webb)

A equipa também descobriu algumas ainda observações por explicar nos dados.

"O que tornou estas observações ainda mais especiais foi o facto de também termos tirado fotografias em simultâneo no ultravioleta com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA", acrescentou Jonathan. "Bizarramente, a luz mais brilhante observada pelo Webb não tinha qualquer equivalência real nas imagens do Hubble. Isto deixou-nos a coçar a cabeça. Para causar a combinação de brilho observada pelo Webb e pelo Hubble, é necessária uma combinação aparentemente impossível de grandes quantidades de partículas de energia muito baixa a atingir a atmosfera - como uma tempestade de chuviscos! Ainda não compreendemos como é que isto acontece".

A equipa planeia agora estudar esta discrepância entre os dados do Hubble e do Webb e explorar as implicações mais amplas para a atmosfera e o ambiente espacial de Júpiter. Tencionam também dar seguimento a esta investigação com mais observações do Webb, que poderão comparar com dados da nave espacial Juno da NASA para explorar melhor a causa da enigmática emissão brilhante.

Estes conhecimentos podem também apoiar a Juice (Jupiter Icy Moons Explorer), da ESA, que está a caminho de Júpiter para fazer observações pormenorizadas do gigante gasoso e das suas três grandes luas com oceanos - Ganimedes, Calisto e Europa. A Juice irá observar as auroras de Júpiter com sete instrumentos científicos únicos, incluindo duas câmaras. Estas medições de perto ajudar-nos-ão a compreender a forma como o campo magnético e a atmosfera do planeta interagem, bem como o efeito que as partículas carregadas de Io e das outras luas têm na atmosfera de Júpiter.

Estes resultados foram obtidos a partir de dados obtidos durante o programa de observação #4566 do Ciclo 2 do Webb e com o programa de observação #17471 do Hubble. Os resultados foram publicados na revista Nature Communications.

// ESA (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// ESA/Webb (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Communications)

Quer saber mais?

Júpiter:
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Nine Planets
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Magnetosfera de Júpiter (Wikipedia)

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Juice (Jupiter Icy Moons Explorer):
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