Вулканический мир: новые фото спутника Юпитера Ио, полученные телескопом, могут конкурировать с изображениями, полученными с космического аппарата

Большой бинокулярный телескоп на горе Грэм, управляемый Университетом Аризоны, является единственным в своем роде, с двумя 27-футовыми зеркалами, установленными рядом. Мощная система адаптивной оптики компенсирует размытие, вызванное атмосферной турбулентностью, что делает ее одной из самых мощных наземных обсерваторий в мире. Автор: NASA

Новые изображения Ио, усыпанного вулканами спутника Юпитера, полученные Большим бинокулярным телескопом на горе Грэм в Аризоне, предлагают самое высокое разрешение Ио, когда-либо достигнутое с помощью наземных инструментов. Наблюдения стали возможными благодаря новому высококонтрастному оптическому прибору для получения изображений, получившему название SHARK-VIS, и адаптивной оптической системе телескопа, которая компенсирует размытие изображения, вызванное атмосферной турбулентностью.

Изображения, которые опубликованы в журнале Geophysical Research Letters, показывают особенности поверхности диаметром всего 50 миль — пространственное разрешение, которое до сих пор было достижимо только с помощью космического аппарата, отправленного к Юпитеру. По мнению исследовательской группы, это эквивалентно фотографированию объекта размером с десятицентовую монету с расстояния в 100 миль.

SHARK-VIS позволил исследователям выявить крупное событие всплывания поверхности вокруг Пеле, одного из самых известных вулканов Ио. По словам первого автора статьи Эла Конрада, извержения на Ио, самом вулканически активном теле в Солнечной системе, затмевают свои собратьев на Земле.

Конрад добавил, что подобные исследования помогут исследователям понять, почему некоторые миры в Солнечной системе являются вулканическими, а другие нет. Они также могут когда-нибудь пролить свет на вулканические миры в экзопланетных системах вокруг близлежащих звезд.

Ио немного больше земной луны, и является самой внутренней из галилеевых лун Юпитера, в которую, помимо Ио, входят Европа, Ганимед и Каллисто. Запертая в гравитационном «перетягивании каната» между Юпитером, Европой и Ганимедом, Ио постоянно сжимается, что приводит к накоплению тепла от трения внутри нее, что, как полагают, является причиной устойчивой и широко распространенной вулканической активности.

Наблюдая за извержениями на поверхности Ио, ученые надеются получить представление о тепловом движении материала под поверхностью Луны, ее внутренней структуре и, в конечном итоге, о механизме приливного нагрева, ответственном за интенсивный вулканизм Ио.

Вулканическая активность Ио была впервые обнаружена в 1979 году, когда Линда Морабито, инженер миссии НАСА «Вояджер», заметила шлейф извержения на одном из изображений, сделанных космическим кораблем во время его знаменитого «Гранд-тура» по внешним планетам. С тех пор было сделано бесчисленное количество наблюдений, подтверждающих беспокойную природу Ио, как с космических, так и с наземных телескопов.

Спутник Юпитера Ио, снимок SHARK-VIS 10 января 2024 года. Это изображение Ио с самым высоким разрешением, когда-либо полученное наземным телескопом. Изображение объединяет три спектральных диапазона — инфракрасный, красный и желтый — чтобы выделить красноватое кольцо вокруг вулкана Пеле (ниже и справа от центра Луны) и белое кольцо вокруг Пиллана Патера, справа от Пеле. Автор: INAF/Large Binocular Telescope Observatory/Georgia State University; IRV-band observations by SHARK-VIS/F. Pedichini; processing by D. Hope, S. Jefferies, G. Li Causi

Соавтор исследования Эшли Дэвис, главный научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА, сказала, что новое изображение, полученное SHARK-VIS, настолько богато деталями, что позволило команде идентифицировать крупное событие всплывания поверхности, в ходе которого шлейф откладывается вокруг заметного объекта. Вулкан, известный как Пеле, расположенный в южном полушарии Ио, недалеко от экватора, покрыт отложениями извержения соседнего вулкана Пиллан Патера. Похожая последовательность извержений наблюдалась космическим аппаратом НАСА «Галилео», который исследовал систему Юпитера в период с 1995 по 2003 год.

«Мы интерпретируем изменения как отложения темной лавы и отложения белого диоксида серы, образовавшиеся в результате извержения Пиллан-Патера, которые частично покрывают красные, богатые серой залежи Пеле», — сказал Дэвис. «До SHARK-VIS такие события всплывания на поверхность было невозможно наблюдать с Земли».

Хотя изображения телескопа в инфракрасном диапазоне могут обнаружить горячие точки, вызванные продолжающимися извержениями вулканов, они недостаточно резкие, чтобы выявить детали поверхности и однозначно определить места извержений, объяснил соавтор Имке де Патер, почетный профессор астрономии в Университете Калифорния — Беркли.

«Более четкие изображения в видимых длинах волн, подобные тем, которые предоставляют SHARK-VIS и LBT, необходимы для определения как мест извержений, так и изменений поверхности, не обнаруживаемых в инфракрасном диапазоне, таких как новые отложения шлейфов», — сказал де Патер, добавив, что наблюдения в видимом свете предоставляют исследователям с жизненно важным контекстом для интерпретации инфракрасных наблюдений, в том числе с космического аппарата, такого как Юнона, который в настоящее время вращается вокруг Юпитера.

SHARK-VIS был построен Итальянским национальным институтом астрофизики при Римской астрономической обсерватории и управляется командой под руководством главного исследователя Фернандо Педичини, которому помогает руководитель проекта Роберто Пьяццези.

В 2023 году он был установлен вместе с дополнительным прибором ближнего инфракрасного диапазона SHARK-NIR на LBT, чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами выдающейся системы адаптивной оптики телескопа. В приборе установлена быстрая камера со сверхмалым шумом, которая позволяет ему наблюдать небо в режиме «быстрой съемки», снимать замедленные кадры, замораживающие оптические искажения, вызванные атмосферной турбулентностью, а также постобрабатывать данные до беспрецедентного уровня четкости.

Джанлука Ли Каузи, менеджер по обработке данных SHARK-VIS в Итальянском национальном институте астрофизики, объяснил: «Мы обрабатываем наши данные на компьютере, чтобы удалить любые следы электронного следа датчика. Затем мы выбираем лучшие кадры и объединяем их с помощью высокоэффективный программы Kraken, разработанной нашими коллегами Дугласом Хоупом и Стюартом Джеффрисом из Университета штата Джорджия, что позволяет нам удалять атмосферные эффекты, раскрывая Ио с невероятной резкостью».

Научный сотрудник SHARK-VIS Симоне Антониуччи сказал, что он ожидает новых наблюдений за объектами по всей Солнечной системе.

«Острое зрение SHARK-VIS особенно подходит для наблюдения за поверхностями многих тел Солнечной системы, не только спутников планет-гигантов, но и астероидов», — сказал он. «Некоторые из них мы уже наблюдали, данные в настоящее время анализируются, и планируем наблюдать дальше».

Больше информации: Observation of Io's Resurfacing via Plume Deposition Using Ground-based Adaptive Optics at Visible Wavelengths with LBT SHARK-VIS, Geophysical Research Letters (2024). DOI: 10.1029/2024GL108609. On arXiv: arxiv.org/abs/2405.19604

Источник: University of Arizona