Космические телескопы «Джеймс Уэбб» и «Хаббл» получили самое полное на сегодняшний день изображение Сатурна

Космический телескоп Джеймса Уэбба NASA / ESA / CSA и космический телескоп Хаббла NASA / ESA объединили усилия, чтобы запечатлеть новые виды Сатурна, раскрывающие планету поразительно разными способами.

Наблюдая за планетой в разных диапазонах спектра, «Джеймс Уэбб» и «Хаббл» дают ученым более полное и детальное представление об атмосфере газового гиганта. Оба телескопа улавливают солнечный свет, отраженный от полосатых облаков и дымки Сатурна, но если «Хаббл» фиксирует едва заметные цветовые вариации по всей планете, то «Джеймс Уэбб» в инфракрасном диапазоне видит облака и химические вещества на разных глубинах атмосферы, от нижних слоев до разреженной верхней атмосферы.

Вместе ученые могут эффективно «прорезать» атмосферу Сатурна на разных высотах. Каждый телескоп рассказывает свою часть истории Сатурна, а вместе они помогают исследователям понять, как устроена атмосфера Сатурна как единая трехмерная система.

Представленное здесь изображение, полученное с помощью телескопа «Хаббл», было сделано в рамках программы мониторинга OPAL («Наследие атмосфер внешних планет»), которая длилась более десяти лет. Снимок был сделан в августе 2024 года, а снимок с помощью телескопа «Джеймс Уэбб» — несколькими месяцами позже, в свободное время.

На недавно опубликованных снимках запечатлены особенности бурной атмосферы Сатурна.

На снимке «Уэбба» виден долгоживущий струйный поток, известный как «ленточная волна», который извивается в северных средних широтах под влиянием атмосферных волн, которые в других условиях невозможно обнаружить. Чуть ниже находится небольшое пятно — остатки «Великого весеннего шторма» 2011–2012 годов. На снимке «Уэбба» также видны несколько других штормов в южном полушарии Сатурна.

Все эти особенности обусловлены мощными ветрами и волнами, скрывающимися под видимым слоем облаков. Сатурн — естественная лаборатория для изучения гидродинамики в экстремальных условиях.

На обоих снимках едва различимы несколько заостренных краев характерного для Сатурна шестиугольного струйного течения на его северном полюсе, обнаруженного космическим аппаратом «Вояджер» в 1981 году. Это одно из самых интригующих погодных явлений в Солнечной системе. Его существование на протяжении десятилетий свидетельствует о стабильности некоторых крупномасштабных атмосферных процессов на планетах-гигантах. Скорее всего, это последние снимки знаменитого шестиугольника в высоком разрешении, которые мы увидим до 2040-х годов, когда на Северном полюсе наступит зима и он погрузится во тьму на 15 лет.

При инфракрасных наблюдениях с помощью телескопа «Джеймс Уэбб» полюса Сатурна выглядят ярко выраженными серо-зелёными, что указывает на излучение в диапазоне длин волн около 4,3 микрона. Такой характерный цвет может быть обусловлен слоем высотных аэрозолей в атмосфере Сатурна, которые по-разному рассеивают свет на этих широтах. Другое возможное объяснение — полярные сияния, поскольку заряженные молекулы, взаимодействующие с магнитным полем планеты, могут вызывать свечение вблизи полюсов.

«Хаббл» и «Уэбб» исследовав полярные сияния Сатурна, дали представление о впечатляющих полярных сияниях Юпитера, которые также были запечатлены «Хабблом», подтвердили существование полярных сияний Урана, замеченных «Хабблом» в 2011 году, и впервые обнаружили полярные сияния Нептуна с помощью «Уэбба».

На инфракрасном снимке, сделанном «Уэббом», кольца выглядят очень яркими, потому что состоят из водяного льда с высокой отражающей способностью. На обоих снимках мы видим освещённую Солнцем сторону колец, на снимке «Хаббла» она освещена чуть меньше, поэтому на планете видны тени.

Кроме того, на снимках, сделанных двумя обсерваториями, по-разному выглядят едва заметные особенности колец, такие как спицы и структура кольца B (плотной центральной области колец). Внешнее кольцо F на снимке «Уэбба» выглядит тонким и четким, в то время как на снимке «Хаббла» оно лишь слегка светится.

Орбита Сатурна вокруг Солнца в сочетании с положением Земли на ее годовой орбите определяет угол, под которым мы видим поверхность и кольца Сатурна.

Эти наблюдения, сделанные в 2024 году с разницей в 14 недель, показывают, что планета переходит от северного лета к равноденствию 2025 года. По мере того как Сатурн будет переходить от южной весны к южному лету в 2030-х годах, «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» будут получать все более качественные снимки этого полушария.

Наблюдения за Сатурном, которые «Хаббл» проводил на протяжении десятилетий, позволили составить представление об изменениях в его атмосфере. Такие программы, как OPAL, с их ежегодным мониторингом, дали ученым возможность отслеживать штормы, полосы на поверхности планеты и сезонные изменения. Теперь «Джеймс Уэбб» дополняет эти наблюдения мощными инфракрасными возможностями, расширяя возможности исследователей по изучению структуры атмосферы Сатурна и динамических процессов в ней.

Источник: NASA, ESA, CSA, STScI, А. Саймон (NASA-GSFC), М. Вонг (Калифорнийский университет); обработка изображения: Дж. Де Паскуале (STScI)

На изображении:

Вид Сатурна сбоку с космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА / ЕКА / CSA (слева) и космического телескопа Хаббла НАСА / ЕКА (справа) показывает планету в инфракрасном и видимом свете. "Хаббл" выделяет едва заметные полосы облаков и цветовые вариации, в то время как инфракрасное зрение Уэбба исследует различные слои атмосферы, выявляя штормы, волны и светящиеся кольцевые структуры в поразительных деталях.

Параллельное сравнение Сатурна, наблюдаемого на разных длинах волн и в разное время, показывает, насколько по-разному он выглядит в инфракрасном диапазоне слева и в видимом свете справа. Левое изображение помечено как Сатурн, инфракрасный свет Уэбба, 29 ноября 2024 года. Правое изображение помечено как Сатурн, видимый свет Хаббла, 22 августа 2024 года. В инфракрасном диапазоне Сатурн имеет горизонтальные полосы, причем полосы на северном и южном полюсах кажутся темно-оранжевыми и светлеют до коричневого по мере приближения к экватору. Северный и южный полюса светятся зеленовато-серым. Кольца выглядят неоново-белыми. Белые точки обозначают несколько спутников Сатурна. В видимом свете горизонтальные полосы Сатурна выглядят бледно-желтыми, а некоторые полосы у северного и южного полюсов имеют светло-голубой оттенок. Кольца выглядят ярко-белыми и светятся чуть слабее, чем на инфракрасном снимке «Уэбба». Белые точки обозначают несколько спутников Сатурна