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Giove visto con gli occhi di SOFIA

Giove ripreso con i filtri FORCAST il 2 maggio 2014. La Grande Macchia Rossa si trova al centro del disco. Ogni filtro è mostrato nella sua versione raw e in quella processata per migliorare il contrasto.
Giove ripreso con i filtri FORCAST il 2 maggio 2014. La Grande Macchia Rossa si trova al centro del disco. Ogni filtro è mostrato nella sua versione raw e in quella processata per migliorare il contrasto. Crediti: Visible light image: Anthony Wesley. FORCAST slitscan: NASA/SOFIA/Fletcher et al.

Per la prima volta dall'epoca delle sonde Voyager, la NASA ha prodotto mappe di Giove nel lontano infrarosso grazie a SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy).

Quando i giganti gassosi come Giove vengono studiati nel visibile, si osserva in realtà solo l'alta atmosfera, cioè la luce riflessa dalle nubi superiori. L'infrarosso, invece, consente di vedere più in profondità, fornendo una vista tridimensionale del pianeta e della circolazione dei gas.

Con l'obiettivo di cercare ortoidrogeno e paraidrogeno nell'atmosfera di Giove, il team guidato da Leigh N. Fletcher dell'Università di Leicester (Inghilterra) ha utilizzato la fotocamera FORCAST (Faint Object infraRed Camera) a bordo di SOFIA, il telescopio a infrarossi della NASA montato a bordo di un aereo.
Queste due forme di idrogeno differiscono per lo spin dei loro nuclei atomici, a seconda se sono opposti o allineati. La frazione "para", su Giove, è un buon indicatore per il gas in risalita dalla profonda atmosfera.

Le osservazioni sono state condotte tra i 17 ed i 37 micron, una gamma dello spettro in gran parte inaccessibile ai telescopi terrestri.

Le immagini rivelano diverse caratteristiche interessanti.
Per esempio, la Grande Macchia Rossa appare come un grande spot freddo nell'emisfero sud a causa dei gas in risalita.
L'equatore, invece, è freddo ma circondato da fasce calde dove i gas affondano; mentre, le brillanti caratteristiche calde vicino al polo nord sono dovute al riscaldamento della atmosfera superiore relazionato alle potenti aurore 1.

Fino ad oggi la maggior parte delle informazioni sulla circolazione atmosferica del gigante gassoso risalivano alle missioni Voyager, Galileo e Cassini ma SOFIA, che vola sopra lo strato di vapore acqueo della nostra atmosfera il quale blocca la maggior parte degli infrarossi, è uno dei pochi osservatori terrestri in grado di vedere così in profondità.

Jupiter’s para-H2 distribution from SOFIA/FORCAST and Voyager/IRIS 17–37 µm spectroscopy [abstract]

Spatially resolved maps of Jupiter’s far-infrared 17–37 µm hydrogen-helium collision-induced spectrum were acquired by the FORCAST instrument on the Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) in May 2014. Spectral scans in two grisms covered the broad S(0) and S(1) absorption lines, in addition to contextual imaging in eight broad-band filters (5–37 µm) with spatial resolutions of 2–4″. The spectra were inverted to map the zonal-mean temperature and para-H2 distribution (fp, the fraction of the para spin isomer with respect to the ortho spin isomer) in Jupiter’s upper troposphere (the 100–700 mbar range). We compared these to a reanalysis of Voyager-1 and -2 IRIS spectra covering the same spectral range. Tropospheric temperature contrasts match those identified by Voyager in 1979, within the limits of temporal variability consistent with previous investigations. Para-H2 increases from equator to pole, with low-fp air at the equator representing sub-equilibrium conditions (i.e., less para-H2 than expected from thermal equilibration), and high-fp air and possible super-equilibrium at higher latitudes. In particular, we confirm the continued presence of a region of high-fp air at high northern latitudes discovered by Voyager/IRIS, and an asymmetry with generally higher fp in the north than in the south. Far-IR aerosol opacity is not required to fit the data, but cannot be completely ruled out. We note that existing collision-induced absorption databases lack opacity from (H2)2 dimers, leading to under-prediction of the absorption near the S(0) and S(1) peaks. There appears to be no spatial correlation between para-H2 and tropospheric ammonia, phosphine and cloud opacity derived from Voyager/IRIS at mid-infrared wavelengths (7–15 µm). We note, however, that para-H2 tracks the similar latitudinal distribution of aerosols within Jupiter’s upper tropospheric and stratospheric hazes observed in reflected sunlight, suggesting that catalysis of hydrogen equilibration within the hazes (and not the main clouds) may govern the equator-to-pole gradient, with conditions closer to equilibrium at higher latitudes. This gradient is superimposed onto smaller-scale variations associated with regional advection of para-H2 at the equator and poles.

 

Grazie a Nicholas A. Veronico, SOFIA Communications Manager (Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy) per il supporto.

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
In cerca di una nuova occupazione, negli ultimi anni mi sono occupata di digital advertising, web e video analytics.
Dedico il tempo libero alla mia dolcissima bimba Sofia Vega, a questo sito (creato nel 2012 in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte) ed al processing delle immagini raw scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

Sito web: https://twitter.com/EliBonora
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