Des chercheurs utilisant une technique connue sous le nom d'« imagerie chanceuse » avec le télescope Gemini North sur Maunakea à Hawaï ont collecté certaines des images de Jupiter à la plus haute résolution jamais obtenues depuis le sol. Ces images font partie d'un programme d'observation conjoint pluriannuel avec le télescope spatial Hubble à l'appui de la mission Juno de la NASA. Les images des Gémeaux, lorsqu'il est combiné avec les observations de Hubble et Juno, révéler que la foudre frappe, et certains des plus grands systèmes de tempête qui les créent, se forment dans et autour de grandes cellules convectives au-dessus de nuages ​​profonds de glace d'eau et de liquide. Les nouvelles observations confirment également que les taches sombres dans la célèbre Grande Tache Rouge sont en fait des lacunes dans la couverture nuageuse et non dues à des variations de couleur des nuages.

Trois ans d'observations d'imagerie à l'aide de l'Observatoire international Gemini, un programme du NOIRLab de la NSF, ont sondé profondément dans les sommets des nuages ​​de Jupiter. Les images infrarouges ultra-nettes de Gemini complètent les observations optiques et ultraviolettes de Hubble et les observations radio du vaisseau spatial Juno pour révéler de nouveaux secrets sur la planète géante.

"Les données Gemini étaient essentielles car elles nous permettaient de sonder profondément les nuages ​​de Jupiter à un rythme régulier, " a déclaré Michael Wong de l'UC Berkeley. " Nous avons utilisé une technique très puissante appelée imagerie chanceuse, " ajoute Wong. Avec une imagerie chanceuse, on obtient un grand nombre d'images en pose très courte et seules les images les plus nettes, lorsque l'atmosphère terrestre est brièvement stable, sont utilisés. Le résultat dans ce cas est l'une des images infrarouges les plus nettes de Jupiter jamais obtenues depuis le sol. Selon Wong, "Ces images rivalisent avec la vue depuis l'espace."

L'imageur infrarouge proche (NIRI) de Gemini North permet aux astronomes de scruter profondément les puissantes tempêtes de Jupiter, puisque la lumière infrarouge de longueur d'onde plus longue peut traverser la fine brume mais est obscurcie par des nuages ​​plus épais dans l'atmosphère de Jupiter. Cela crée un effet de type "jack-o-lanterne" dans les images où la chaleur, les couches profondes de l'atmosphère de Jupiter brillent à travers les interstices de l'épaisse couverture nuageuse de la planète.

Le détaillé, l'imagerie multi-longueurs d'onde de Jupiter par Geminiand Hubble a, au cours des trois dernières années, s'est avéré crucial pour contextualiser les observations de l'orbiteur Juno, et à comprendre les modèles de vent de Jupiter, ondes atmosphériques, et cyclones. Les deux télescopes, avec Junon, peut observer l'atmosphère de Jupiter comme un système de vents, des gaz, Chauffer, et les phénomènes météorologiques, fournissant une couverture et des informations similaires au réseau de satellites météorologiques que les météorologues utilisent pour observer la Terre.

Cartographie des orages géants

A chacun de ses passages rapprochés au-dessus des nuages ​​de Jupiter, Juno a détecté des signaux radio créés par de puissants éclairs appelés sferics (abréviation de atmosphériques) et siffleurs (appelés ainsi en raison du son semblable à un sifflement qu'ils provoquent sur les récepteurs radio). Dès que possible, Gemini et Hubble se sont concentrés sur Jupiter et ont obtenu une haute résolution, cartes étendues de la planète géante.

Les instruments de Juno pourraient déterminer les coordonnées de latitude et de longitude des groupes de signaux sferic et Whistler. Avec des images Gemini et Hubble à plusieurs longueurs d'onde, les chercheurs peuvent désormais sonder la structure du nuage à ces endroits. En combinant ces trois informations, l'équipe de recherche a découvert que la foudre frappe, et certains des plus grands systèmes de tempête qui les créent, se forment dans et autour de grandes cellules convectives au-dessus de nuages ​​profonds de glace d'eau et de liquide.

"Les scientifiques traquent la foudre parce que c'est un marqueur de convection, le processus de mélange turbulent qui transporte la chaleur interne de Jupiter jusqu'aux sommets visibles des nuages, " a expliqué Wong. La plus grande concentration de foudre vue par Juno est venue d'une tempête tourbillonnante appelée " cyclone filamentaire ". L'imagerie de Gemini et Hubble montre des détails dans le cyclone, révélant qu'il s'agit d'une collection tordue de grands nuages ​​​​convectifs avec des lacunes profondes offrant des aperçus des nuages ​​​​d'eau bien en dessous.

"Les études en cours sur les sources de foudre nous aideront à comprendre en quoi la convection sur Jupiter est différente ou similaire à la convection dans l'atmosphère terrestre, " a commenté Wong.

Caractéristiques lumineuses dans la Grande Tache Rouge

Tout en scannant la géante gazeuse à la recherche de lacunes dans la couverture nuageuse, Les Gémeaux ont repéré une lueur révélatrice dans la Grande Tache Rouge, indiquant une vue dégagée jusqu'en profondeur, couches atmosphériques plus chaudes.

"Des caractéristiques similaires ont déjà été vues dans la Grande Tache Rouge, " a déclaré Glenn Orton, membre de l'équipe de JPL, "mais l'observation en lumière visible n'a pas pu faire la distinction entre un matériau nuageux plus sombre, et une couverture nuageuse plus mince sur l'intérieur chaud de Jupiter, donc leur nature est restée un mystère."

Maintenant avec les données de Gemini, ce mystère est résolu. Là où les images en lumière visible de Hubble montrent un demi-cercle sombre dans la grande tache rouge, les images prises par Gemini à l'aide de la lumière infrarouge révèlent un arc lumineux éclairant la région. Cette lueur infrarouge, de la chaleur interne de Jupiter, aurait été bloqué par des nuages ​​plus épais, mais peut traverser l'atmosphère brumeuse de Jupiter sans être masquée. En voyant ces caractéristiques comme des points chauds infrarouges lumineux, Les Gémeaux confirment qu'il s'agit de trous dans les nuages. Même si des observations antérieures ont vu des traits sombres dans la Grande Tache Rouge, les vents tourbillonnant rapidement à l'intérieur cachaient la vraie nature de ces taches jusqu'à ce que les observations simultanées de Hubble et Gemini aient été menées.

"NIRI à Gemini North est le moyen le plus efficace pour les chercheurs américains et internationaux du partenariat Gemini d'obtenir des cartes détaillées de Jupiter à cette longueur d'onde, " a expliqué Wong. Gemini a atteint une résolution de 500 kilomètres (300 miles) sur Jupiter. "A cette résolution, le télescope pourrait résoudre les deux phares d'une voiture à Miami, vu de New York, " a déclaré Andrew Stephens, l'astronome Gemini qui a dirigé les observations.

"Ces observations coordonnées prouvent une fois de plus que l'astronomie révolutionnaire est rendue possible en combinant les capacités des télescopes Gemini avec des installations terrestres et spatiales complémentaires, " dit Martin Still, un directeur de programme d'astronomie à la National Science Foundation, qui est l'agence de financement américaine de Gemini. « Le partenariat international Gemini offre un accès ouvert à une puissante combinaison de zones de collecte de grands télescopes, horaire flexible, et une large sélection d'instruments interchangeables."