ALMA revela interior de tormentas de Júpiter

22 agosto, 2019

Artículo Científico

Torbellinos de nubes, grandes anillos coloridos, tormentas gigantes: la atmósfera de Júpiter ha deslumbrado incontables veces por su belleza y su vorágine. ¿Pero qué sucede debajo de sus nubes? ¿Qué es lo que provoca las numerosas tormentas y erupciones que vemos en la “superficie” de ese planeta? Para saberlo, no basta la luz visible; hay que observar Júpiter en ondas de radio.

Las nuevas imágenes en ondas de radio obtenidas con el Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array (ALMA) ofrecen una vista única de la atmósfera de Júpiter, 50 kilómetros debajo de la capa de nube visible del planeta.

“ALMA nos permitió obtener un mapa tridimensional de la distribución del gas de amoníaco debajo de las nubes. Por primera vez, pudimos estudiar la atmósfera debajo de las capas de la nube de amoníaco luego de una intensa erupción”, celebra Imke de Pater, de la Universidad de California, en Berkeley (EE. UU.).

La atmósfera de este planeta gigante está hecha principalmente de hidrógeno y helio, y también contiene metano, amoníaco, hidrosulfito y agua en menores cantidades. La capa externa de la nube está hecha de amoníaco congelado. Debajo de ella, hay una capa de partículas sólidas de hidrosulfito de amonio y, aún más abajo, cerca de 80 kilómetros debajo de la capa externa, hay una capa de agua líquida. Las nubes más altas forman los característicos anillos cafés y zonas blancas visibles desde la Tierra.

Muchas de las tormentas que azotan Júpiter se producen dentro de esos anillos. Son comparables a las tormentas que hay en la Tierra, y generalmente también se observan relámpagos. En la luz visible, estas tormentas tienen el aspecto de nubes pequeñas y brillantes, causadas por chorros que afectan a los cinturones y pueden ser visibles durante meses o incluso años.

Las imágenes de ALMA se tomaron pocos días después de que unos astrónomos aficionados observaran una erupción en el Cinturón Ecuatorial Sur de Júpiter en enero de 2017. Al principio se observó un pequeño chorro blanco y brillante, y luego una gran mancha en el cinturón que se prolongó durante varias semanas.

De Pater y sus colegas usaron ALMA para estudiar la atmósfera debajo del chorro y la zona del cinturón afectada en longitudes de onda de radio y compararon sus resultados con imágenes obtenidas en luz visible, ultravioleta e infrarrojacon otros telescopios más o menos en el mismo período.

“Nuestras observaciones con ALMA fueron las primeras en mostrar que se producen altas concentraciones de gas de amoníaco durante estas erupciones”, explica Pater. “La combinación de observaciones realizadas simultáneamente en distintas longitudes de onda nos permitió estudiar la erupción en detalle. Esto nos ayudó a confirmar la teoría de que los chorros energéticos son provocados por la convección de humedad en la base de las nubes de agua, ubicadas en las capas inferiores de la atmósfera. Estas nubes hacen subir el gas de amoníaco desde la profundidad de la atmósfera hasta una gran altitud, muy por sobre la nube de amoníaco principal e la capa superior”, agrega.

“Estos mapas en longitudes de onda milimétricas complementan los mapas obtenidos en longitudes de onda centimétricas por el Very Large Array de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos”, señala Bryan Butler, del Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos.  “Ambos mapas corresponden a zonas inferiores a las nubes observadas en longitudes de onda ópticas y muestran gases con altas concentraciones de amoníaco que suben hasta formar las capas superiores de nubes (zonas) y aire con poco amoníaco que se hunde (cinturones)”.

«Los resultados actuales muestran magníficamente lo que se puede lograr en ciencia planetaria cuando un objeto se estudia con varios observatorios y en varias longitudes de onda», explica Eric Villard, astrónomo de ALMA que forma parte del equipo de investigación. «ALMA, con su sensibilidad y resolución espectral sin precedentes en las longitudes de onda de radio, trabajó con éxito junto con otros observatorios importantes en todo el mundo, para proporcionar los datos que permitan una mejor comprensión de la atmósfera de Júpiter».

Información adicional

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

Video

Imágenes

Imagen de radio de Júpiter hecha con ALMA. Las bandas brillantes indican altas temperaturas y las bandas oscuras bajas temperaturas. Las bandas oscuras corresponden a las zonas de Júpiter, que a menudo son blancas en longitudes de onda visibles. Las bandas brillantes corresponden a los cinturones marrones del planeta. Esta imagen contiene más de 10 horas de datos, por lo que los detalles finos están manchados por la rotación del planeta. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al .; NRAO/AUI NSF, S. Dagnello.

Imagen de radio de Júpiter captada con ALMA. Las bandas brillantes indican altas temperaturas y las bandas oscuras bajas temperaturas. Las bandas oscuras corresponden a las zonas de Júpiter, que a menudo son blancas en longitudes de onda visibles. Las bandas brillantes corresponden a los cinturones marrones del planeta. Esta imagen contiene más de 10 horas de datos, por lo que los detalles finos están manchados por la rotación del planeta. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al .; NRAO/AUI NSF, S. Dagnello.

Proyección plana de Júpiter en ondas de radio tomadas con ALMA (arriba) y en visible con el telescopio espacial Hubble (abajo). En ambas imágenes de puede apreciar la erupción en el cinturón sur-ecuatorial. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al.; NRAO/AUI NSF, S. Dagnello; NASA/Hubble

Proyección plana de Júpiter en ondas de radio tomadas con ALMA (arriba) y en visible con el telescopio espacial Hubble (abajo). En ambas imágenes de puede apreciar la erupción en el cinturón sur-ecuatorial. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al.; NRAO/AUI NSF, S. Dagnello; NASA/Hubble

 

Mapa esférico ALMA de Júpiter que muestra la distribución de gas amoniaco debajo de la capa de nubes de Júpiter. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), I. de Pater et al .; NRAO / AUI NSF, S. Dagnello.

Mapa esférico ALMA de Júpiter que muestra la distribución de gas amoniaco debajo de la capa de nubes de Júpiter. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), I. de Pater et al .; NRAO / AUI NSF, S. Dagnello.