土星の環が近赤外線望遠鏡の新しい画像で光り輝く

NASA のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) が最初の発見物を一般に公開してからほぼ 1 年が経ちました。現在、JWST は環を持つ惑星土星に狙いを定めています。6 月 25 日、JWST は高性能の近赤外線カメラ (NIRCam) を使用して、近赤外線観測による土星の恒星画像を初めて撮影しました。

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望遠鏡で観測したこの赤外線波長では、土星自体は非常に暗く見えます。土星内のメタンガスは、大気に降り注ぐ太陽光のほとんどすべてを吸収します。有名な氷の環は依然として比較的明るく、土星が少し変わったように見えています。

この新しい画像は、ウェッブ保証時間観測プログラム 1247 の一環として撮影されました。太陽から 6 番目の惑星の非常に深い露出画像が複数回撮影され、JWST が土星とその明るい環の周りのかすかな衛星を検出する能力をテストするために設計されました。新たに発見された土星の衛星は、科学者が土星の現在のシステムと過去の歴史についてより完全な図を描くのに役立つ可能性があります。

土星の環系が、140 個以上ある土星の衛星のうち、ディオネ、エンケラドゥス、テティスとともに鮮明に映し出されている。より深い露出により、研究チームはこの画像では見えない土星のより暗い環のいくつかを調査できるようになる。これには、薄い G 環とぼやけた E 環が含まれる。土星の環は岩石と氷の破片で構成されており、粒子の大きさは砂粒 1 個よりも小さいものから、地球の山と同じくらいの大きさのものまでさまざまである。研究者らは最近、JWST を使用して衛星エンケラドゥスを調査し、南極から粒子と大量の水蒸気の両方を含む大きな噴煙が噴出しているのを発見した。この衛星の噴煙は土星の E 環に水を供給している。

この画像には、土星の大気が意外なほど詳細に映っている。カッシーニ宇宙船は、より鮮明に大気を観測したが、JWST 特有のこの特定の波長 (3.23 ミクロン) で大気がこれほど鮮明に観測されたのは初めてだ。土星の北半球には、緯度に沿わない大きくて暗い拡散構造があるため、NASA によると、この画像には、土星の深層大気層で通常見られるおなじみの縞模様が欠けているという。

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この画像で土星の北極と南極を比較すると、土星の季節変化によく見られる違いが分かります。土星の北極は現在夏で、南極は冬の終わりに暗闇から抜け出します。しかし、北極は特に暗くなっています。これは、極地のエアロゾルに特に影響する未知の季節的プロセスによるものです。土星の円盤の端のほうでわずかに明るくなっている兆候がありますが、これは高高度メタン蛍光と呼ばれるプロセスによるものかもしれません。このプロセスでは、光は吸収された後に放出されます。また、電離層の三水素イオン (H3+) からの放出によるもの、または両方のプロセスの組み合わせによるものである可能性もあります。JWST の分光法は、この明るさの理由を確認するのに役立つ可能性があります。

土星に関するこの新しいまだ査読されていないデータは、有名なパイオニア11号、ボイジャー1号と2号のミッション、そしてカッシーニ宇宙船とハッブル宇宙望遠鏡によって行われた数十年にわたる研究に追加されることになる。