Júpiter, nomeado em homenagem ao rei dos antigos deuses romanos, comanda sua própria miniversão de nosso sistema solar de satélites circulando; seus movimentos convenceram Galileu Galilei de que a Terra não era o centro do universo no início do século XVII. Mais de 400 anos depois, astrônomos usarão o telescópio espacial James Webb da NASA para observar esses assuntos famosos, levando os instrumentos do observatório ao máximo de suas capacidades e lançando as bases para descobertas científicas de longo alcance.

Uma equipe diversificada de mais de 40 pesquisadores, liderado pelos astrônomos Imke de Pater, da Universidade da Califórnia, Berkeley e Thierry Fouchet do Observatoire de Paris, desenvolveram um ambicioso programa de observação que conduzirá algumas das primeiras observações científicas de Webb no sistema solar - estudando Júpiter, seu sistema de anel, e duas de suas luas:Ganimedes e Io.

"Será uma experiência realmente desafiadora, "disse de Pater." Júpiter é tão brilhante, e os instrumentos de Webb são tão sensíveis, que observar o planeta brilhante e seus anéis e luas mais tênues será um excelente teste de como obter o máximo da tecnologia inovadora de Webb. "

Júpiter

Além de calibrar os instrumentos de Webb para o brilho de Júpiter, os astrônomos também devem levar em consideração a rotação do planeta, porque Júpiter completa um dia em apenas 10 horas. Várias imagens devem ser costuradas em um mosaico para capturar totalmente uma determinada área - a famosa tempestade conhecida como a Grande Mancha Vermelha, por exemplo - uma tarefa que se torna mais difícil quando o próprio objeto está se movendo. Embora muitos telescópios tenham estudado Júpiter e suas tempestades, O grande espelho e os instrumentos poderosos de Webb fornecerão novos insights.

"Sabemos que a atmosfera imediata acima da Grande Mancha Vermelha é mais fria do que outras áreas de Júpiter, mas em altitudes mais elevadas, na mesosfera, a atmosfera parece estar mais quente. Usaremos Webb para investigar esse fenômeno, "De Pater disse.

Webb também examinará a atmosfera da região polar, onde a nave espacial Juno da NASA descobriu grupos de ciclones. Os dados espectroscópicos de Webb fornecerão muito mais detalhes do que foi possível em observações anteriores, medindo ventos, partículas de nuvem, composição do gás, e temperatura.

As futuras observações do sistema solar dos planetas gigantes com Webb se beneficiarão das lições aprendidas nessas primeiras observações do sistema Jupiteriano. A equipe tem a tarefa de desenvolver métodos para trabalhar com observações Webb de planetas do sistema solar, que pode ser usado posteriormente por outros cientistas.

argolas

Todos os quatro planetas gigantes gasosos do sistema solar têm anéis, com Saturno sendo o mais proeminente. O sistema de anéis de Júpiter é composto de três partes:um anel principal plano; um halo dentro do anel principal, em forma de lente convexa dupla; e o anel de teia, exterior ao anel principal. O sistema de anéis de Júpiter é excepcionalmente tênue porque as partículas que os constituem são tão pequenas e esparsas que não refletem muita luz. Junto ao brilho do planeta eles praticamente desaparecem, apresentando um desafio para os astrônomos.

"Estamos realmente levando os recursos de alguns dos instrumentos de Webb ao limite para obter um novo conjunto exclusivo de observações, "disse o co-investigador Michael Wong, da Universidade da Califórnia, Berkeley. A equipe testará estratégias de observação para lidar com a luz espalhada de Júpiter, e construir modelos para uso por outros astrônomos, incluindo aqueles que estudam exoplanetas orbitando estrelas brilhantes.

A equipe também fará novas descobertas nos anéis. De Pater observou que pode haver "luazinhas efêmeras" não descobertas no sistema de anéis dinâmico, e potenciais ondulações no anel de impactos de cometas, como aqueles observados e rastreados até o impacto do Cometa Shoemaker-Levy 9 em 1994.

Ganimedes

Várias características do gelado Ganimedes tornam-no fascinante para os astrônomos. Além de ser a maior lua do sistema solar, e maior ainda do que o planeta Mercúrio, é a única lua conhecida por ter seu próprio campo magnético. A equipe investigará as partes mais externas da atmosfera de Ganimedes, sua exosfera, para entender melhor a interação da lua com as partículas do campo magnético de Júpiter.

Também há evidências de que Ganimedes pode ter um oceano de água salgada líquida sob sua espessa superfície de gelo, que Webb irá investigar com estudo espectroscópico detalhado de sais de superfície e outros compostos. A experiência da equipe no estudo da superfície de Ganimedes pode ser útil no estudo futuro de outras luas geladas do sistema solar suspeitas de ter oceanos subterrâneos, incluindo a lua de Saturno, Enceladus, e o outro satélite joviano, Europa.

Io

Em contraste dramático com Ganimedes está a outra lua que a equipe vai estudar, Io, o mundo mais vulcanicamente ativo do sistema solar. A superfície dinâmica é coberta por centenas de vulcões enormes que pareceriam anões aqueles da Terra, bem como lagos de lava derretida e planícies aluviais de lava solidificada. Astrônomos planejam usar Webb para aprender mais sobre os efeitos dos vulcões de Io em sua atmosfera.

"Ainda há muito que não sabemos sobre a estrutura da temperatura atmosférica de Io, porque não temos os dados para distinguir a temperatura em diferentes altitudes, "disse de Pater." Na Terra, consideramos que, ao subir uma montanha, o ar fica mais frio - seria o mesmo em Io? Agora não sabemos, mas Webb pode nos ajudar a descobrir. "

Outro mistério que Webb investigará em Io é a existência de "vulcões furtivos, "que emitem plumas de gás sem a poeira refletora de luz que pode ser detectada por espaçonaves como as missões Voyager e Galileo da NASA, e até agora não foram detectados. A alta resolução espacial de Webb será capaz de isolar vulcões individuais que anteriormente teriam aparecido como um grande ponto de acesso, permitindo aos astrônomos coletar dados detalhados sobre a geologia de Io.

Webb também fornecerá dados sem precedentes sobre a temperatura dos pontos de acesso de Io, e determinar se eles estão mais próximos do vulcanismo na Terra hoje, ou se eles têm uma temperatura muito mais alta, semelhante ao ambiente da Terra nos primeiros anos após sua formação. Observações anteriores da missão Galileo e observatórios terrestres sugeriram essas altas temperaturas; Webb fará o acompanhamento dessa pesquisa e fornecerá novas evidências que podem resolver a questão.

Esforço da equipe

As observações detalhadas de Webb não substituirão as de outros observatórios, mas sim coordenar com eles, Wong explicou. "As observações espectroscópicas de Webb cobrirão apenas uma pequena área do planeta, portanto, as visualizações globais de observatórios baseados em terra podem mostrar como os dados detalhados de Webb se encaixam com o que está acontecendo em uma escala maior, semelhante a como o Hubble e o Observatório Gemini fornecem contexto para o estreito de Juno, observações de perto. "

Por sua vez, O estudo de Webb sobre as tempestades e a atmosfera de Júpiter complementará os dados de Juno, incluindo sinais de rádio de relâmpagos, que Webb não detecta. "Nenhum observatório ou nave espacial pode fazer tudo, "Wong disse, "portanto, estamos muito entusiasmados com a combinação de dados de vários observatórios para nos dizer muito mais do que poderíamos aprender com apenas uma única fonte."

Esta pesquisa está sendo conduzida como parte de um programa Webb Early Release Science (ERS). Este programa fornece tempo para projetos selecionados no início da missão do observatório, permitindo que os pesquisadores aprendam rapidamente a melhor forma de usar os recursos do Webb, ao mesmo tempo que produz uma ciência robusta.

O Telescópio Espacial James Webb será o principal observatório de ciências espaciais do mundo quando for lançado em 2021. Webb resolverá mistérios em nosso sistema solar, olhe além, para mundos distantes ao redor de outras estrelas, e sondar as misteriosas estruturas e origens de nosso universo e nosso lugar nele. Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, ESA (Agência Espacial Europeia) e Agência Espacial Canadiana.