Очень Большой Телескоп (VLT) Европейской Южной Обсерватории оснащен спектрографом высокого разрешения под названием ESPRESSO, разработанным специально для обнаружения и описания экзопланет. Астрономы недавно провели испытания этого инструмента, изучая атмосферу и ветры Юпитера. Они использовали метод, называемый доплеровской велосиметрией, для измерения отражения света от Солнца в облаках планеты, что позволило мгновенно измерить скорость ветра в облаках. Этот метод также использовался на Венере и будет служить основой для будущих исследований экзопланет.
ESPRESSO — это спектрограф Echelle для скалистых экзопланет и стабильных спектроскопических наблюдений. Инструмент объединяет свет всех четырех телескопов VLT, улавливая свет от каждого из 8,2-метровых зеркал четырех модульных телескопов VLT. Эта комбинация делает ESPRESSO, по сути, крупнейшим оптическим телескопом в мире.
Этот тип наблюдательной мощности используется для измерения изменений фундаментальных физических констант во Вселенной и для анализа химического состава звезд в близлежащих галактиках. И как охотник за планетами, он может искать двойников Земли в обитаемой зоне звезд, подобных Солнцу.
Исследователи из Института астрофизики и космических наук (IA) факультета наук Лиссабонского университета (Португалия) (Ciências ULisboa) разработали метод доплеровской скорости первоначально для изучения Венеры, что позволило им моделировать ее атмосферу в течение нескольких лет.
Они хотели опробовать новый метод, который мог бы позволить им изучать и контролировать атмосферы на далеких газообразных экзопланетах.
Испытание было проведено в июле 2019 года, и в течение пяти часов команда направляла VLT на экваториальную зону Юпитера, где легкие облака расположены на большей высоте, а также на северную и южную экваториальную часть планеты, что соответствует нисходящему воздуху и который образует полосы темных, более теплых облаков в более глубоких слоях атмосферы.
«Одна из трудностей заключалась в «навигации» по диску Юпитера, то есть в том, чтобы точно знать, на какую точку диска планеты мы указываем, из-за огромного разрешения телескопа VLT», — сказал исследователь Педро Мачадо из Университета Юпитера. Пресс-релиз Лиссабона. «Трудность была связана с тем, что мы определяли ветры с точностью до нескольких метров в секунду, когда вращение Юпитера на экваторе составляет порядка десяти километров в секунду и, что усложняет дело, потому что это газообразная планета, и не твердое тело, оно вращается с разной скоростью в зависимости от широты точки, которую мы наблюдаем».
С помощью ESPRESSO команде удалось измерить скорость ветра на Юпитере от 60 до 428 км/ч с погрешностью менее 36 км/ч.
«Сравнивая результаты методов отслеживания облаков, основанных на предыдущих эталонных наблюдениях, и нашего нового подхода доплеровской скорости», — написала команда в своей статье, — «мы обнаружили хорошее согласие между ними, демонстрируя эффективность этого метода».
«Атмосфера Юпитера, на уровне облаков, видимых с Земли, содержит аммиак, гидросульфид аммония и воду, которые образуют отчетливые красные и белые полосы», — сказал Мачадо. «Верхние облака, находящиеся в зоне давления от 0,6 до 0,9 бар, состоят из аммиачного льда. Водяные облака образуют самый плотный, самый нижний слой и оказывают сильнейшее влияние на динамику атмосферы».
Их работа не только способствовала изучению временной и пространственной изменчивости тропосферы Юпитера, но также подтвердила возможность использования доплеровского метода для изучения динамики планетарных атмосфер. Это открывает путь к исследованию атмосфер далеких экзопланет. Хотя Юпитер находится «всего» в 43 световых минутах от Земли, тот же метод должен быть применим для экзопланет, находящихся на расстоянии от сотен до тысяч световых лет.
