韦伯的NIRCam从三个滤镜——F360M(红色)、F212N(黄绿色)和F150W2(青色)拍摄的木星合成图像,并校准了经因行星自转而形成的误差。
影像来源:NASA, ESA, CSA, Jupiter ERS Team; image processing by Judy Schmidt.

伴随着巨大的风暴、强风、极光以及极端的温度和压力条件,木星发生了很多事情。现在,NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉到了这颗行星的新图像。韦伯对木星的观测将为科学家提供更多关于木星内部生命的线索。

“说实话,我们真的没想到它会这么好。”加州大学伯克利分校名誉教授、行星天文学家伊姆克·德·佩特说。德帕特尔与巴黎天文台教授蒂埃里·福切特一起领导了对木星的观测,这是韦伯早期发布科学计划国际合作的一部分。韦伯本身是一项由NASA及其合作伙伴ESA(欧洲航天局)和CSA(加拿大航天局)领导的国际任务。“我们可以在一张图像中看到木星及木星环、微小卫星甚至星系的细节,这真是太不可思议了。”她说。

这两幅图像来自天文台的近红外相机(NIRCam),该相机有三个专门的红外滤光片,展示了行星的细节。由于红外光对人眼不可见,因此该光被映射到可见光谱上。通常,最长波长显示为红色,最短波长显示为蓝色。科学家与公民科学家朱迪·施密特合作,将韦伯的数据转换成图像。

在由韦伯拍摄的多幅图像合成而成的木星独立视图中,极光延伸到木星南北两极上方的高海拔地区。极光在滤镜中发出的光芒被映射为较红的颜色,这也会突出了从低层云层和高层雾霾反射的光。映射到黄色和绿色的不同滤镜显示了在北极和南极周围旋转的雾霾。第三个滤镜映射到蓝色,显示从更深的主云反射的光。

大红斑是一场大到可以吞噬地球的著名风暴,在这张视图中,它和其他云一样呈白色,因为它们反射了大量的阳光。

“这里的亮度表明高度很高——因此,大红斑和赤道地区都有高空雾霾。”韦伯太阳系观测跨学科科学家、AURA科学副总裁海蒂·哈梅尔说 。“无数明亮的白色‘斑点’和‘条纹’很可能是高空凝聚对流风暴的云顶。”相比之下,赤道地区以北的暗带几乎没有云层覆盖。

来自木星系统的两个滤镜F212N(橙色)和F335M(青色)的韦伯NIRCam合成图像,上图为未注释图像;下图为添加了注释的图像。
影像来源:NASA, ESA, CSA, Jupiter ERS Team; image processing by Ricardo Hueso (UPV/EHU) and Judy Schmidt.

在广角视野中,韦伯看到了木星及其微弱的光环,比这颗行星弱一百万倍,还有两颗小卫星,称为Amalthea(木卫五)和Adrastea(木卫十五)。下部背景中的模糊斑点可能是这张木星照片中的星系“光爆炸”。

“这张图片总结了我们木星系统计划的科学性,该计划研究了木星本身、它的环和它的卫星系统的动力学和化学。”加福丘特说。研究人员已经开始分析韦伯数据,以获得关于我们太阳系最大行星的新科学结果。

来自像韦伯这样的望远镜的数据并没有被整齐地打包好送到地球上。相反,它包含有关韦伯探测器上光亮度的信息。这些信息作为原始数据到达韦伯的任务和科学运营中心太空望远镜科学研究所 (STScI)。 STScI 将数据处理成经过校准的文件以进行科学分析,并将其传送到米库尔斯基太空望远镜档案馆,用于传播。然后,科学家们在他们的研究过程中将这些信息转化为这样的图像(这里有一个关于这个的播客)。虽然STScI的团队正式处理了韦伯图像以供正式发布,但被称为公民科学家的非专业天文学家也经常深入公共数据档案来检索和处理图像。

加州莫德斯托的朱迪·施密特是公民科学界的资深图像处理员,她处理了这些关于木星的新图像。为了拍摄包含这些微型卫星的图像,她与里卡多·休索合作,后者是这些观测的共同研究员,在西班牙巴斯克地区大学研究行星大气。

来自加州莫德斯托的公民科学家朱迪·施密特正在处理来自哈勃太空望远镜等NASA航天器的天文图像。右图是明科夫斯基的作品《蝴蝶》,这是蛇夫座方向的一个行星状星云。

施密特没有正规的天文学教育背景。但10年前,ESA的一场比赛激发了她对图像处理的无限热情。“哈勃隐藏的宝藏”竞赛邀请公众在哈勃数据中发现新的珍宝。在近3,000张参赛作品中,施密特凭借一张新生恒星的照片获得了第三名。

自ESA竞赛以来,她一直将研究哈勃望远镜和其他望远镜数据作为业余爱好。“有些东西一直缠着我,我停不下来。”她说。“我可以每天花上好几个小时。”

她对天文学图像的热爱使她能够处理星云、球状星团、恒星形成区和更壮观的宇宙物体的图像。她的指导理念是:“我尽量让它看起来很自然,即使它与你的肉眼所见并不相近。”这些图像引起了包括哈默尔在内的专业科学家的注意,哈默尔此前曾与施密特合作改进哈勃彗星苏梅克-列维9号木星撞击的图像。

施密特说,木星实际上比更遥远的宇宙奇观更难处理,因为它的旋转速度非常快。当木星的独特特征在拍摄图像期间发生旋转,并且不再对齐,将一堆图像组合到一个视图中可能具有挑战性。有时她必须以数字方式进行调整,以合理的方式堆叠图像。

韦伯将对宇宙历史的每个阶段进行观测,但如果施密特必须选择一件令人兴奋的事情,那就是韦伯对恒星形成区的更多看法。她特别着迷于在被称为赫比格-哈罗天体的小星云块中产生强大喷流的年轻恒星。“我真的很期待看到这些奇怪而奇妙的新生恒星在星云中吹出空洞。”她说。

参考来源:

https://blogs.nasa.gov/webb/2022/08/22/webbs-jupiter-images-showcase-auroras-hazes/

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