地球上的极光，通常被称为北极光和南极光，在夜空中形成一道道闪烁变幻的彩色光幕。当来自太阳的高能粒子受地球磁场引导，撞击两极附近的大气层时，就会出现这种令人眼花缭乱的景象。即使是国际空间站上的宇航员也能从上方看到它们。现在想象一下，这场极光秀被调到极致。在木星上，极光不仅比地球上的极光更大，而且亮度也高出数百倍。
这些对木星极光的观测（如上图左侧所示），波长为 3.36 微米（F335M），是使用美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的 NIRCam（近红外相机）于 2023 年 12 月 25 日拍摄的。右侧图像显示了木星，以指示观测到的极光的位置，该图像最初于 2023 年发布。来源：美国宇航局、欧空局、加空局、STScI、Ricardo Hueso（UPV）、Imke de Pater（加州大学伯克利分校）、Thierry Fouchet（巴黎天文台）、Leigh Fletcher（莱斯特大学）、Michael H. Wong（加州大学伯克利分校）、Joseph DePasquale（STScI）、Jonathan Nichols（莱斯特大学）、Mahdi Zamani（欧空局/韦伯）
当天文学家将美国宇航局强大的詹姆斯·韦伯太空望远镜对准这颗巨行星时，他们发现了一些令人惊讶的事情：木星的极光不仅仅是发光，它们还会像宇宙烟花一样爆发闪烁，有时几秒钟内就会发生变化。
美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉到了我们太阳系最大行星木星上极光的新细节。在木星上观测到的极光比地球上看到的亮数百倍。图片来源：美国宇航局、欧空局、加拿大航天局、乔纳森·尼科尔斯（莱斯特大学）、马赫迪·扎马尼（欧空局/韦伯）
美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜揭示了太阳系最大行星木星上空闪耀的绚丽极光的惊人新细节。这些耀眼的光芒不仅规模巨大，而且比地球的极光还要明亮数百倍。得益于韦伯望远镜惊人的灵敏度，天文学家现在能够更详细地研究这些光，从而更好地了解木星强大的磁场环境。
当高能粒子流撞击行星磁极附近的大气层时，导致气体发光，就会产生极光。在地球上，我们称之为北极光和南极光——当来自太阳的粒子与高层大气相互作用时，会产生闪烁的波纹，形成红、绿、紫三色的彩色光波。木星的极光更加强烈，能量也更大，这是由额外的宇宙力量驱动的。
火山卫星和磁力巨兽
一个主要的区别是，木星的极光不仅仅依赖于太阳。它巨大的磁场还会从周围环境吸收带电粒子，包括其卫星木卫一抛射到太空的物质。木卫一以其爆发性火山而闻名，它会喷出摆脱卫星引力的粒子，并在木星周围形成一个环。当这些粒子和其他太阳粒子被木星磁场卷起时，它们会被加速到极高的速度，并与木星大气层碰撞，产生爆发性的光芒。
韦伯太空望远镜如今正以前所未有的方式观测这些事件。该望远镜利用其近红外相机（NIRCam），于2023年12月25日捕获了新的数据。在英国莱斯特大学的乔纳森·尼科尔斯的带领下，研究团队发现了木星极光快速变化的特征，揭示了其活动水平远超科学家的预期。
美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉到了太阳系最大行星木星上极光的新细节。在木星上观测到的极光比地球上看到的亮数百倍。
“这真是一份圣诞礼物啊——简直让我惊艳！”尼科尔斯分享道。“我们想看看极光变化的速度有多快，原本以为它们会缓慢地消逝，大概一刻钟左右。结果，我们看到整个极光区域都闪烁着光芒，有时甚至会以秒为单位发生变化。”
研究团队特别研究了极光中可能产生的三氢阳离子 (H3+) 的发射。他们发现，这种发射的变化比之前认为的要大得多。这些观测将有助于科学家们进一步了解木星高层大气的加热和冷却过程。
该团队还在数据中发现了一些无法解释的观察结果。
“这些观测结果之所以更加特别，是因为我们同时利用美国宇航局的哈勃太空望远镜拍摄了紫外光照片，”尼科尔斯补充道。“奇怪的是，韦伯望远镜观测到的最亮光在哈勃望远镜的照片中却没有对应的光。这让我们百思不得其解。为了产生韦伯望远镜和哈勃望远镜都观测到的亮度组合，我们需要大量极低能粒子撞击大气层，这在以前被认为是不可能的。我们仍然不明白这是如何发生的。”
这些对木星极光的观测数据（波长为 3.36 微米（F335M））是利用韦伯的 NIRCam（近红外相机）于 2023 年 12 月 25 日拍摄到的。
该团队目前计划研究哈勃和韦伯数据之间的差异，并探索其对木星大气和太空环境的更广泛影响。他们还打算利用韦伯望远镜进行更多观测，并将其与美国宇航局朱诺号探测器的数据进行比较，以更好地探索这一神秘明亮辐射的成因。
该研究结果今天发表在《自然通讯》杂志上。
编译自/ScitechDaily