Astronomie

Que montre exactement cette image radio VLA de Jupiter ?

Que montre exactement cette image radio VLA de Jupiter ?

Cette image VLA est belle et instructive, mais je ne la comprends pas complètement.

Cette version est tirée d'un article de Gizmodo où le crédit se lit comme suit : Une image radio de Jupiter capturée par le Very Large Array. Image : Imke de Pater, Michael H. Wong, Robert J. Sault et qui cite l'article récent de Science : Peering through Jupiter's clouds with radio spectral imaging. Cependant, ce document ne montre pas réellement cette image.

Une autre version de l'image peut être trouvée dans Berkeley News : une nouvelle carte radio de Jupiter révèle ce qu'il y a sous les nuages ​​colorés et donne plus d'informations sur la façon dont l'image a été produite.

Une image radio de Jupiter du VLA à trois longueurs d'onde : 2 cm en bleu, 3 cm en or et 6 cm en rouge. Un disque uniforme a été soustrait pour mieux montrer la structure en fines bandes de la planète. La lueur rose entourant la planète est un rayonnement synchrotron produit par des électrons en spirale piégés dans le champ magnétique de Jupiter. Détails bagués sur le disque de la planète à des profondeurs de 30 à 90 km sous les nuages. Cette image est une moyenne de 10 heures de données VLA, de sorte que les détails fins observés sur les autres cartes sont ici entachés par la rotation de la planète. Image d'Imke de Pater, Michael H. Wong (UC Berkeley), Robert J. Sault (Univ. Melbourne).

J'aimerais en savoir plus sur la façon dont l'image a été traitée. À quoi cela ressemble-t-il avant que le disque uniforme est soustrait - l'émission radio de la région autour de la planète est-elle réellement aussi forte que le disque de la planète lui-même, comme le suggère cette image ? S'il y a une référence pour cette image, j'aimerais aussi la lire !

En attendant, il c'est vrai belle!

L'image est parfois associée à l'image suivante, tirée ici de Science News.

Étant donné que cette image résout les détails latéraux, je suppose qu'il pourrait s'agir des mêmes 10 heures de données, mais traitées avec un cadre mobile et corrigées de la distorsion lorsqu'elle s'enroule pendant la rotation de la planète, tandis que l'image globale ci-dessus est maculée par rotation

Était-ce? Où puis-je en savoir plus à ce sujet ?


Un disque uniforme a été soustrait pour mieux montrer la structure en fines bandes de la planète.

Cela signifie que la surface de la planète est beaucoup plus lumineuse (dans les données brutes) que la magnétosphère environnante. La planète elle-même a été considérablement assombrie sur l'image, sinon ce serait un cercle pâle et ne montrerait que peu ou pas de détails.

Le communiqué de presse du site du VLA lui-même ne montre même pas l'image grand champ cependant; il se concentre sur l'image montrant le détail de la tache elle-même. Il mentionne :

une technique innovante de réduction des données pour "détacher" les données de nombreuses heures d'observation

Il existe un article antérieur de 2006 par certains des mêmes chercheurs montrant des tentatives antérieures, avec une carte radio beaucoup plus grossière de Jupiter. Cela va cependant plus en détail sur les techniques de traitement d'image antérieures (nécessite une bonne connaissance de l'analyse de Fourier, etc.)

(Remarque: je ne peux pas lire le courant La science papier en entier, c'est derrière un paywall.)


La carte radio VLA révèle ce qui se trouve profondément sous les nuages ​​visibles de Jupiter

Cette animation en boucle de la grande tache rouge de Jupiter, une tempête géante dans l'atmosphère de la planète, alterne entre une image radio réalisée avec le VLA et la lumière visible réalisée avec le télescope spatial Hubble. L'image radio montre les upwellings et downwellings complexes de gaz ammoniac à 30-90 kilomètres sous les nuages ​​visibles. Crédits image : de Pater, et al., NRAO/AUI/NSF NASA. Des observations avec le Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation ont donné aux scientifiques un aperçu sans précédent de l'atmosphère de Jupiter, révélant que les caractéristiques observées en lumière visible à la surface des nuages ​​de la planète ont des effets à des dizaines de kilomètres vers le bas.

Les scientifiques ont utilisé le VLA pour étudier la dynamique de l'atmosphère de Jupiter à partir de la surface visible des nuages ​​jusqu'à environ 100 kilomètres sous les nuages.

"Cette région était auparavant inexplorée", a déclaré Imke de Pater, de l'Université de Californie à Berkeley. "Ces observations nous donnent de nouvelles informations importantes sur les températures, les pressions et les mouvements du gaz à ces niveaux de l'atmosphère", a-t-elle ajouté.

Les nouvelles images fournissent des détails qui n'étaient pas disponibles auparavant. Afin de réaliser des images radio sensibles, les télescopes multi-antennes tels que le VLA doivent capter les ondes radio émises par un objet pendant une durée importante, comme un temps d'exposition dans un appareil photo. Cependant, Jupiter tourne si rapidement, avec un "jour de moins de 10 heures", qu'une image radio conventionnelle serait brouillée en quelques minutes.

Pour surmonter cet obstacle, les chercheurs ont profité de la sensibilité supplémentaire du VLA amélioré, puis ont développé une technique innovante de réduction des données pour "dégrader" les données de nombreuses heures d'observation. Les résultats ont montré un niveau de détail qui a fourni de nouvelles informations sur la structure et la dynamique de l'atmosphère de la planète géante.

"Nous avons pu créer des cartes de Jupiter vues à différentes longueurs d'onde radio, puis les comparer à des images en lumière visible réalisées à peu près aux mêmes moments", a déclaré Bryan Butler, de l'Observatoire national de radioastronomie.

On pensait que les zones de couleur claire et les ceintures plus sombres familières de Jupiter, visibles même à travers de petits télescopes, étaient bien corrélées aux caractéristiques radio, mais les nouvelles images radio montraient des structures similaires sans lien avec les caractéristiques de la lumière visible. Les images radio ont montré des preuves de ce que les scientifiques pensent être des panaches de gaz ascendants qui font partie du modèle d'onde qui produit des "points chauds" dans l'atmosphère de la planète.

La grande tache rouge, peut-être la caractéristique la plus célèbre de Jupiter, est également importante, ainsi que des tempêtes similaires et plus petites, dans les images radio.

Les nouvelles données ont permis aux scientifiques de construire des graphiques montrant les concentrations d'ammoniac, un constituant important de l'atmosphère de Jupiter, à mesure qu'elle change avec l'altitude.

"Tout compte fait, il y a une mine d'informations sur la structure de l'atmosphère de Jupiter dans ces nouvelles images VLA", a déclaré de Pater. « Nous espérons résoudre un certain nombre de questions en suspens avec ces études et les futures études en utilisant des techniques similaires », a-t-elle ajouté.


Les cartes radio VLA révèlent ce qu'il y a sous les nuages ​​épais de Jupiter

Les scientifiques utilisant le Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) à l'Observatoire national de radioastronomie ont produit des cartes radio détaillées de l'atmosphère de Jupiter, révélant que les caractéristiques observées en lumière visible à la surface des nuages ​​de la géante gazeuse ont des effets à des dizaines de kilomètres vers le bas.

Image radio (en haut), réalisée avec le VLA, et image optique (en bas) réalisée avec le télescope spatial NASA/ESA Hubble, de la grande tache rouge de Jupiter. L'image radio montre les upwellings et downwellings complexes de gaz ammoniac à 18-56 miles (30-90 km) sous les nuages ​​visibles. Crédit image : Imke de Pater et al / NRAO / AUI / NSF / NASA / ESA.

"Cette région était auparavant inexplorée", a déclaré le professeur Imke de Pater de l'Université de Californie à Berkeley, auteur principal d'une étude publiée dans la revue La science aujourd'hui.

Les précédentes études radio de Jupiter se limitaient à analyser ses propriétés à des latitudes spécifiques, mais les nouvelles observations offrent une vue étendue et complète de l'activité sous les nuages.

Pour acquérir des données détaillées, le professeur de Pater et ses collègues ont utilisé le radiotélescope VLA récemment mis à niveau, détectant une gamme de fréquences radio de l'atmosphère de la planète géante.

"Ces observations nous donnent de nouvelles informations importantes sur les températures, les pressions et les mouvements du gaz à ces niveaux de l'atmosphère", a déclaré le professeur de Pater.

Afin de réaliser des images radio sensibles, les télescopes multi-antennes tels que le VLA doivent capter les ondes radio émises par un objet pendant une durée significative. Cependant, Jupiter tourne si rapidement qu'une image radio conventionnelle serait brouillée en quelques minutes.

Pour surmonter cet obstacle, l'équipe a profité de la sensibilité supplémentaire du VLA, puis a développé une technique innovante de réduction des données pour « détacher » les données de plusieurs heures d'observation.

« La rotation de Jupiter toutes les dix heures brouille généralement les cartes radio, car ces cartes prennent de nombreuses heures à observer. Mais nous avons développé une technique pour éviter cela et éviter ainsi de confondre les flux d'ammoniac ascendants et descendants, ce qui avait conduit à la sous-estimation précédente », a expliqué le co-auteur, le Dr Robert Sault, de l'Université de Melbourne.

Les résultats ont montré un niveau de détail qui a fourni de nouvelles informations sur la structure et la dynamique de l'atmosphère de Jupiter.

"Nous avons pu faire des cartes de Jupiter vues à différentes longueurs d'onde radio, puis les comparer à des images en lumière visible faites à peu près aux mêmes moments", a déclaré le co-auteur Dr Bryan Butler, de l'Observatoire national de radioastronomie.

« Nous avons créé une image 3D du gaz ammoniac dans l'atmosphère de Jupiter, qui révèle des mouvements ascendants et descendants dans l'atmosphère turbulente. Les cartes présentent une ressemblance frappante avec les images en lumière visible prises par des astronomes amateurs et Hubble », a ajouté le professeur de Pater.

Les cartes VLA montrent des gaz riches en ammoniac s'élevant dans les couches nuageuses supérieures et les formant : un nuage d'hydrosulfure d'ammonium à une température proche de moins 100 degrés Fahrenheit (moins 73 degrés Celsius) et un nuage de glace ammoniacale dans l'air froid d'environ moins 172 degrés Fahrenheit (moins 113 degrés Celsius). Ces nuages ​​sont facilement visibles depuis la Terre par les télescopes optiques.

À l'inverse, les cartes radio montrent de l'air pauvre en ammoniac s'enfonçant dans la planète, de la même manière que l'air sec descend du dessus des couches nuageuses sur Terre.

Les cartes montrent également que les points chauds (ils apparaissent brillants sur les images radio et infrarouges thermiques) sont des régions pauvres en ammoniac qui encerclent la planète géante comme une ceinture juste au nord de l'équateur.

Entre ces points chauds se trouvent des upwellings riches en ammoniac qui amènent l'ammoniac des profondeurs de la planète.

"Avec la radio, nous pouvons regarder à travers les nuages ​​et voir que ces points chauds sont entrelacés de panaches d'ammoniac s'élevant des profondeurs de la planète, traçant les ondulations verticales d'un système d'ondes équatoriales", a déclaré le co-auteur Dr Michael Wong, du Université de Californie, Berkeley.

"Nous voyons maintenant des niveaux d'ammoniac élevés comme ceux détectés par Galileo à plus de 100 km de profondeur, où la pression est environ huit fois supérieure à la pression atmosphérique de la Terre, jusqu'aux niveaux de condensation des nuages", a ajouté le professeur de Pater.

Les résultats jettent un nouvel éclairage sur les atmosphères des planètes gazeuses géantes et fourniront un contexte important pour le vaisseau spatial Juno de la NASA, qui devrait arriver à Jupiter en juillet 2016.


Une nouvelle carte radio de Jupiter révèle ce qu'il y a sous les nuages ​​colorés

Les astronomes utilisant le très grand réseau Karl G. Jansky amélioré au Nouveau-Mexique ont produit la carte radio la plus détaillée à ce jour de l'atmosphère de Jupiter, révélant le mouvement massif du gaz ammoniac qui sous-tend les bandes colorées, les taches et les nuages ​​tourbillonnants visibles à l'œil nu .

Des images optiques des nuages ​​colorés de surface entourant l'équateur de Jupiter - y compris la célèbre Grande Tache Rouge - alternent avec de nouvelles images radio détaillées de l'atmosphère profonde jusqu'à 30 kilomètres sous les nuages. La carte radio en noir et blanc montre des gaz riches en ammoniac montant à la surface (sombre) mélangés à des gaz pauvres en ammoniac descendants (clair). Dans les températures froides de la haute atmosphère (160 à 200 Kelvin, ou -170 à -100 degrés Fahrenheit), l'ammoniac ascendant se condense en nuages, qui sont invisibles dans la région radio. Images radio de Robert J. Sault (Univ. Melbourne), Imke de Pater et Michael H. Wong (UC Berkeley). (Images optiques de Marco Vedovato, Christopher Go, Manos Kardasis, Ian Sharp, Imke de Pater)

Les chercheurs de l'UC Berkeley ont mesuré les émissions radio de l'atmosphère de Jupiter dans les bandes de longueur d'onde où les nuages ​​sont transparents. Les observateurs ont pu voir jusqu'à 100 kilomètres (60 miles) sous le sommet des nuages, une région largement inexplorée où se forment des nuages.

Les émissions radio thermiques de la planète sont partiellement absorbées par le gaz ammoniac. Sur la base de la quantité d'absorption, les chercheurs pourraient déterminer la quantité d'ammoniac présente et à quelle profondeur.

En étudiant ces régions de l'atmosphère de la planète, les astronomes espèrent apprendre comment la circulation mondiale et la formation des nuages ​​sont entraînées par la puissante source de chaleur interne de Jupiter. Ces études mettront également en lumière des processus similaires se produisant sur d'autres planètes géantes de notre système solaire et sur des exoplanètes géantes récemment découvertes autour d'étoiles lointaines.

"Nous avons essentiellement créé une image tridimensionnelle du gaz ammoniac dans l'atmosphère de Jupiter, qui révèle des mouvements ascendants et descendants dans l'atmosphère turbulente", a déclaré l'auteur principal Imke de Pater, professeur d'astronomie à l'UC Berkeley.

La carte présente une ressemblance frappante avec les images en lumière visible prises par des astronomes amateurs et le télescope spatial Hubble, a-t-elle déclaré.

La carte radio VLA (en haut) de la région autour de la grande tache rouge dans l'atmosphère de Jupiter montre des upwellings et des downwellings complexes de gaz ammoniac qui façonnent les couches nuageuses colorées vues sur la carte du télescope spatial Hubble à peu près en couleurs (en bas). Deux longueurs d'onde radio sont affichées en bleu (2 cm) et en or (3 cm), sondant des profondeurs de 30 à 90 kilomètres sous les nuages. Image radio de Michael H. Wong, Imke de Pater (UC Berkeley), Robert J. Sault (Univ. Melbourne). Image optique par NASA, ESA, A.A. Simon (GSFC), M.H. Wong (UC Berkeley) et G.S. Orton (JPL-Caltech).

La carte radio montre des gaz riches en ammoniac s'élevant dans les couches nuageuses supérieures et les formant : un nuage d'hydrosulfure d'ammonium à une température proche de 200 Kelvin (moins 100 degrés Fahrenheit) et un nuage de glace ammoniacale dans l'air froid d'environ 160 Kelvin (moins 170 degrés Fahrenheit). Ces nuages ​​sont facilement visibles depuis la Terre par les télescopes optiques.

À l'inverse, les cartes radio montrent de l'air pauvre en ammoniac s'enfonçant dans la planète, de la même manière que l'air sec descend du dessus des couches nuageuses sur Terre.

La carte montre également que les points chauds - ainsi appelés parce qu'ils apparaissent brillants dans les images infrarouges radio et thermiques - sont des régions pauvres en ammoniac qui entourent la planète comme une ceinture juste au nord de l'équateur. Entre ces points chauds se trouvent des upwellings riches en ammoniac qui amènent l'ammoniac des profondeurs de la planète.

"Avec la radio, nous pouvons regarder à travers les nuages ​​et voir que ces points chauds sont entrelacés de panaches d'ammoniac s'élevant des profondeurs de la planète, traçant les ondulations verticales d'un système d'ondes équatoriales", a déclaré Michael Wong, astronome de recherche à l'UC Berkeley.

Les cartes finales ont la meilleure résolution spatiale jamais atteinte dans une carte radio : 1 300 kilomètres.

"Nous voyons maintenant des niveaux d'ammoniac élevés comme ceux détectés par Galileo à plus de 100 kilomètres de profondeur, où la pression est environ huit fois supérieure à la pression atmosphérique de la Terre, jusqu'aux niveaux de condensation des nuages", a déclaré de Pater.

De Pater, Wong et leurs collègues rapporteront leurs découvertes et des cartes très détaillées dans le numéro du 3 juin de la revue La science.

Prélude à l'arrivée de Junon

Les observations sont rapportées juste un mois avant l'arrivée le 4 juillet à Jupiter du vaisseau spatial Juno de la NASA, qui prévoit, en partie, de mesurer la quantité d'eau dans l'atmosphère profonde où le Very Large Array a recherché de l'ammoniac.

Une image radio de Jupiter du VLA à trois longueurs d'onde : 2 cm en bleu, 3 cm en or et 6 cm en rouge. Un disque uniforme a été soustrait pour mieux montrer la structure en fines bandes de la planète. La lueur rose entourant la planète est un rayonnement synchrotron produit par des électrons en spirale piégés dans le champ magnétique de Jupiter. Détails bagués sur les profondeurs de la sonde du disque de la planète de 30 à 90 km sous les nuages. Cette image est en moyenne à partir de 10 heures de données VLA, de sorte que les détails fins observés sur les autres cartes sont tachés ici par la rotation de la planète. Image d'Imke de Pater, Michael H. Wong (UC Berkeley), Robert J. Sault (Univ. Melbourne).

"Des cartes comme la nôtre peuvent aider à intégrer leurs données dans une image plus large de ce qui se passe dans l'atmosphère de Jupiter", a déclaré de Pater, notant que son équipe observera Jupiter avec le VLA en même temps que les instruments à micro-ondes de Juno sondent l'eau.

La clé des nouvelles observations était une mise à niveau du VLA qui a amélioré la sensibilité d'un facteur 10, a déclaré Bryan Butler, co-auteur et astronome à l'Observatoire national de radioastronomie de Socorro, au Nouveau-Mexique, qui exploite le VLA. "Ces cartes de Jupiter montrent vraiment la puissance des mises à niveau du VLA."

L'équipe a observé sur toute la gamme de fréquences entre 4 et 18 gigahertz (longueur d'onde de 1,7 à 7 centimètres), ce qui leur a permis de modéliser soigneusement l'atmosphère, a déclaré David DeBoer, astronome chercheur au Laboratoire de radioastronomie de l'UC Berkeley.

"Nous voyons maintenant une structure fine dans la bande de 12 à 18 gigahertz, un peu comme nous le voyons dans le visible, en particulier près de la Grande Tache Rouge, où nous voyons beaucoup de petites caractéristiques bouclées", a déclaré Wong. « Ceux-ci y tracent des mouvements ascendants et descendants très complexes. »

Les observations résolvent également un écart déroutant entre la concentration d'ammoniac détectée par la sonde Galileo lorsqu'elle a plongé dans l'atmosphère en 1995 - 4,5 fois l'abondance observée dans le soleil - et les mesures VLA d'avant 2004, qui ont montré beaucoup moins d'ammoniac gazeux que mesuré par l'enquête.

"La rotation de Jupiter une fois toutes les 10 heures brouille généralement les cartes radio, car ces cartes prennent de nombreuses heures à observer", a déclaré le co-auteur Robert Sault, de l'Université de Melbourne en Australie. "Mais nous avons développé une technique pour empêcher cela et ainsi éviter de confondre les flux d'ammoniac ascendants et descendants, ce qui avait conduit à la sous-estimation précédente."

Cette recherche a été financée par les prix du programme de recherche sur l'astronomie planétaire et les planètes extérieures de la National Aeronautics and Space Administration. NRAO est une installation de la National Science Foundation exploitée en vertu d'un accord de coopération par Associated Universities, Inc.


La carte passe sous les taches et les bandes colorées de Jupiter

Vous êtes libre de partager cet article sous la licence Attribution 4.0 International.

Les astronomes ont produit la carte radio la plus détaillée à ce jour de l'atmosphère de Jupiter.

Leur travail, utilisant le très grand réseau Karl G. Jansky amélioré au Nouveau-Mexique, révèle le mouvement massif du gaz ammoniac qui sous-tend les bandes colorées, les taches et les nuages ​​​​tourbillonnants visibles à l'œil nu.

Une image radio de Jupiter du VLA à trois longueurs d'onde : 2 cm en bleu, 3 cm en or et 6 cm en rouge. Un disque uniforme a été soustrait pour mieux montrer la structure en fines bandes de la planète. La lueur rose entourant la planète est un rayonnement synchrotron produit par des électrons en spirale piégés dans le champ magnétique de Jupiter. Détails bagués sur le disque de la planète à des profondeurs de 30 à 90 km sous les nuages. Cette image est en moyenne à partir de 10 heures de données VLA, de sorte que les détails fins observés sur les autres cartes sont tachés ici par la rotation de la planète. (Crédit : Imke de Pater, Michael H. Wong (UC Berkeley), Robert J. Sault (U. Melbourne))

Les chercheurs ont mesuré les émissions radio de l'atmosphère de Jupiter dans les bandes de longueur d'onde où les nuages ​​sont transparents. Les observateurs ont pu voir jusqu'à 100 kilomètres (60 miles) sous le sommet des nuages, une région largement inexplorée où se forment des nuages.

Les émissions radio thermiques de la planète sont partiellement absorbées par le gaz ammoniac. Sur la base de la quantité d'absorption, les chercheurs pourraient déterminer la quantité d'ammoniac présente et à quelle profondeur.

En étudiant ces régions de l'atmosphère de la planète, les astronomes espèrent apprendre comment la circulation mondiale et la formation des nuages ​​sont entraînées par la puissante source de chaleur interne de Jupiter. Ces études mettront également en lumière des processus similaires se produisant sur d'autres planètes géantes de notre système solaire et sur des exoplanètes géantes nouvellement découvertes autour d'étoiles lointaines.

"Nous avons essentiellement créé une image tridimensionnelle du gaz ammoniac dans l'atmosphère de Jupiter, qui révèle des mouvements ascendants et descendants dans l'atmosphère turbulente", explique l'auteur principal Imke de Pater, professeur d'astronomie à l'Université de Californie, Berkeley.

La carte présente une ressemblance frappante avec les images en lumière visible prises par des astronomes amateurs et le télescope spatial Hubble, dit-elle.

La carte radio VLA (en haut) de la région autour de la Grande Tache Rouge dans l'atmosphère de Jupiter montre des upwellings et des downwellings complexes de gaz ammoniac qui façonnent les couches nuageuses colorées vues sur la carte du télescope spatial Hubble à peu près en couleurs (en bas). Deux longueurs d'onde radio sont affichées en bleu (2 cm) et en or (3 cm), sondant des profondeurs de 30 à 90 kilomètres sous les nuages. (Crédit : image radio de Michael H. Wong, Imke de Pater (UC Berkeley), Robert J. Sault (U. Melbourne) image optique de la NASA, ESA, AA Simon (GSFC), MH Wong (UC Berkeley) et GS Orton (JPL-Caltech))

Couches de nuages

La carte radio montre des gaz riches en ammoniac s'élevant dans les couches nuageuses supérieures et les formant : un nuage d'hydrosulfure d'ammonium à une température proche de 200 Kelvin (moins 100 degrés Fahrenheit) et un nuage de glace ammoniacale dans l'air froid d'environ 160 Kelvin (moins 170 degrés Fahrenheit). Ces nuages ​​sont facilement visibles depuis la Terre par les télescopes optiques.

À l'inverse, les cartes radio montrent de l'air pauvre en ammoniac s'enfonçant dans la planète, de la même manière que l'air sec descend du dessus des couches nuageuses sur Terre.

La carte montre également que les points chauds - ainsi appelés parce qu'ils apparaissent brillants dans les images infrarouges radio et thermiques - sont des régions pauvres en ammoniac qui entourent la planète comme une ceinture juste au nord de l'équateur. Entre ces points chauds se trouvent des upwellings riches en ammoniac qui amènent l'ammoniac des profondeurs de la planète.

Une carte de 6 000 nuages ​​indique où naissent les étoiles

"Avec la radio, nous pouvons regarder à travers les nuages ​​et voir que ces points chauds sont entrelacés de panaches d'ammoniac s'élevant des profondeurs de la planète, traçant les ondulations verticales d'un système d'ondes équatoriales", explique Michael Wong, astronome de recherche à l'UC Berkeley.

Les cartes finales ont la meilleure résolution spatiale jamais atteinte dans une carte radio : 1 300 kilomètres.

"Nous voyons maintenant des niveaux d'ammoniac élevés comme ceux détectés par Galileo à plus de 100 kilomètres de profondeur, où la pression est environ huit fois supérieure à la pression atmosphérique de la Terre, jusqu'aux niveaux de condensation des nuages", a déclaré de Pater.

De Pater, Wong et leurs collègues rapportent leurs découvertes et des cartes très détaillées dans La science.

Junon est en route

Les observations sont rapportées juste un mois avant l'arrivée le 4 juillet à Jupiter du vaisseau spatial Juno de la NASA, qui prévoit, en partie, de mesurer la quantité d'eau dans l'atmosphère profonde où le Very Large Array a cherché de l'ammoniac.

"Des cartes comme la nôtre peuvent aider à intégrer leurs données dans une image plus large de ce qui se passe dans l'atmosphère de Jupiter", a déclaré de Pater, notant que son équipe observera Jupiter avec le VLA en même temps que Juno. des instruments à micro-ondes recherchent de l'eau.

La clé des nouvelles observations était une mise à niveau du VLA qui a amélioré la sensibilité d'un facteur 10, explique Bryan Butler, coauteur et astronome à l'Observatoire national de radioastronomie de Socorro, au Nouveau-Mexique, qui exploite le VLA. “Ces cartes de Jupiter montrent vraiment la puissance des mises à niveau du VLA.”

Obtenez une carte de Ganymède, l'immense lune de Jupiter

L'équipe a observé sur toute la gamme de fréquences entre 4 et 18 gigahertz (longueur d'onde de 1,7 à 7 centimètres), ce qui leur a permis de modéliser soigneusement l'atmosphère, explique David DeBoer, astronome chercheur au Laboratoire de radioastronomie de l'UC Berkeley.

"Nous voyons maintenant une structure fine dans la bande de 12 à 18 gigahertz, un peu comme dans le visible, en particulier près de la Grande Tache Rouge, où nous voyons beaucoup de petites caractéristiques bouclées", dit Wong. “Ceux-ci y tracent des mouvements ascendants et descendants très complexes.”

Les observations résolvent également un écart déroutant entre la concentration d'ammoniac détectée par la sonde Galileo lorsqu'elle a plongé dans l'atmosphère en 1995 - 4,5 fois l'abondance observée dans le soleil - et les mesures VLA d'avant 2004, qui ont montré beaucoup moins d'ammoniac gazeux que mesuré par l'enquête.

« La rotation de Jupiter toutes les 10 heures brouille généralement les cartes radio, car l'observation de ces cartes prend plusieurs heures », explique le co-auteur Robert Sault de l'Université de Melbourne en Australie. "Mais nous avons développé une technique pour éviter cela et ainsi éviter de confondre les flux d'ammoniac ascendants et descendants, ce qui avait conduit à la sous-estimation précédente."

Les prix du programme de recherche sur l'astronomie planétaire et les planètes extérieures de la National Aeronautics and Space Administration ont soutenu le travail. NRAO est une installation de la National Science Foundation exploitée en vertu d'un accord de coopération par Associated Universities, Inc.


Des images radio récentes montrent à quoi ressemble l'activité volcanique sur la lune de Jupiter

Les images radio capturées par Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ont fourni pour la première fois aux scientifiques l'effet direct de l'activité volcanique sur l'atmosphère de la lune Io de Jupiter.

Avec plus de 400 volcans actifs à sa surface, Io est la lune la plus volcaniquement active de notre système solaire, crachant des gaz de soufre qui donnent à Io ses couleurs jaune-blanc-orange-rouge lorsqu'elles gèlent à sa surface.

Même si l'atmosphère d'Io est environ un milliard de fois plus fine que l'atmosphère terrestre, son atmosphère peut offrir aux scientifiques une fenêtre sur l'intérieur de la lune exotique et sur ce qui se passe sous sa croûte colorée.

Des recherches antérieures ont montré que l'atmosphère d'Io se compose principalement de dioxyde de soufre gazeux qui provient finalement de l'activité volcanique. Cependant, Imke de Pater de l'Université de Californie à Berkeley, dit qu'on ne sait pas quel processus conduit la dynamique dans l'atmosphère d'Io. Il n'est toujours pas confirmé s'il s'agit de l'activité volcanique ou du gaz qui s'est sublimé de la surface glacée lorsque Io est au soleil.

Par conséquent, afin de distinguer les différents processus qui donnent naissance à l'atmosphère d'Io, une équipe d'astronomes a utilisé ALMA pour prendre des instantanés de la lune lorsqu'elle passait dans l'ombre de Jupiter et en sortait.

StatiaLuszcz-Cook de l'Université Columbia, New York, a expliqué que lorsque la lune de Jupiter passe dans son ombre et est à l'abri de la lumière directe du soleil, il fait trop froid pour le dioxyde de soufre et se condense à la surface d'Io. Pendant ce temps, les scientifiques ne peuvent voir que du dioxyde de soufre d'origine volcanique et peuvent donc voir exactement quelle partie de l'atmosphère est touchée par l'activité volcanique.

Avec la magnifique résolution et la sensibilité d'ALMA, les astronomes ont pu voir clairement pour la première fois les panaches de dioxyde de soufre et de monoxyde de soufre libérés par les volcans. À l'aide des images radio, ils ont calculé que les volcans actifs produisent directement 30 à 50 % de l'atmosphère d'Io.

Les images ont également montré la libération d'un troisième gaz, le chlorure de potassium, ce qui prouve que les réservoirs de magma sont différents selon les volcans.

Les images ont été étudiées par le National Radio Astronomy Observatory, une installation de la National Science Foundation des États-Unis, exploitée en vertu d'un accord de coopération par Associated Universities, Inc.

La recherche "ALMA Observations of Io Going into and Coming out of Eclipse" sera publiée dans The Planetary Science Journal.


Étalonnage de flux pour les radiotélescopes à antenne unique

Bin Liu, Shenghua Yu, dans Big Data en astronomie, 2020

4.1 Informations de base et observations précédentes de TVLM 513

TVLM 513 (2MASS J15010818 + 2250020) peut être un jeune nain M8.5V actif avec une magnitude bolométrique de log(Lbol/L) = − 3,65, température effective Teff = 2200 K, et situé à une distance de = 10,6 pc. De la théorie de la formation et de l'évolution des naines ultrafroides et de l'absence de lithium dans TVLM 513, il est raisonnable de déduire des valeurs pour la masse et le rayon de cette étoile de

0,1 Rsun respectivement. De plus, un spectre à haute résolution observé par l'observatoire Keck indique que TVLM 513 a une vitesse de rotation relativement élevée, 60 km s − 1 . L'émission de Hα de ce nain est assez faible, avec une mesure de largeur équivalente de 1,7 à 3,5 Å. Avec le VLA, une polarisation hautement circulaire à droite (

65%) un événement radio de TVLM 513 a été détecté avec une densité de flux de

1100 μJy ainsi qu'une émission variable persistante à 8,46 GHz. Une observation VLA multifréquence de TVLM 513 a été menée à 8,4, 4,8 et 1,4 GHz en 2006, en utilisant une stratégie qui impliquait le partage du temps d'une seule observation de 10 h entre les différentes bandes de fréquences. TVLM 513 a été détecté à chaque bande de fréquence avec une confirmation marginale de variabilité et aucune détection d'éruptions ou de forte polarisation circulaire. VLA a observé des émissions radio persistantes et périodiques de TVLM 513 à 8,44 GHz et 4,88 GHz simultanément, avec une période de

2h Par la suite, des salves périodiques extrêmement régulières (p = 1,96 h, jusqu'à

4 mJy) de haute luminosité et d'émissions radio fortement polarisées circulairement ont été signalées par Hallinan et al. en 2007. De multiples salves d'émissions polarisées circulairement à 100 % à gauche et à droite ont été détectées. Fait intéressant, l'émission radio peut changer d'état de près de 100 % de polarisation gauche à 100 % de polarisation droite dans chaque phase. Une autre rafale radio avec une densité de flux allant jusqu'à

4 mJy a été présenté par Berger et al. en 2008 à partir d'une période d'observations simultanées par radio, rayons X, ultraviolet et spectroscopie optique. Des émissions radio au repos stables superposées à de multiples salves de courte durée et hautement polarisées ont été observées, mais ces auteurs ont signalé une non-périodicité de l'activité des impulsions et du torchage. Seule une émission de rayons X marginale a été détectée. Dans une réanalyse de ces données, plus les données prises

40 jours plus tard (juin 2007), Doyle et al. en 2010 a signalé la périodicité de 1,96 h dans les deux ensembles de données, dérivant une période plus précise.

Les observations récentes effectuées par le Very Large Array en juin 2007 ne montrent aucune trace d'émission radio du TVLM 513 à 325 MHz, plaçant une limite supérieure de flux de 795 μJy au niveau 2,5σ par Jaeger et al. en 2011.


Les radiotélescopes révèlent une atmosphère tiède de l'étoile supergéante rouge à proximité Antares

Les astronomes utilisant l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) et Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la NSF ont créé la carte la plus détaillée à ce jour de l'atmosphère d'Antarès, l'une des étoiles les plus grandes et les plus brillantes visibles à l'œil nu dans le ciel de nuit.

Images radio d'Antarès avec ALMA et le VLA. ALMA a observé Antares près de sa surface dans des longueurs d'onde plus courtes, et les longueurs d'onde plus longues observées par le VLA ont révélé l'atmosphère de l'étoile plus loin. Dans l'image VLA un vent énorme est visible sur la droite, éjecté d'Antarès et éclairé par son étoile compagnon plus petite mais plus chaude Antares B. Crédit image : ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / E. O'Gorman / AUI / NSF / S. Dagnello.

Antares is located approximately 554 light-years away in the constellation of Scorpius.

Also known as Alpha Scorpii, it appears as a single star when viewed with the naked eye, but it is actually a binary star system.

The brighter of the pair, Antares A (Alpha Scorpii A), is the red supergiant, while the fainter, Antares B (Alpha Scorpii B), is a hot main sequence star.

The exact size of Antares A remains uncertain, but if placed at the center of the Solar System, it would reach to somewhere between the orbits of Mars and Jupiter. Its mass is calculated to be around 12 times that of the Sun.

In a new study, Dublin Institute for Advanced Studies astronomer Eamon O’Gorman and colleagues used ALMA and VLA to create a radio map of the binary system.

ALMA observed Antares close to its surface — its optical photosphere — in shorter wavelengths the longer wavelengths observed by the VLA revealed the star’s atmosphere further out.

As seen in visible light, Antares A’s diameter is about 700 times larger than the Sun.

But when ALMA and the VLA revealed its atmosphere in radio light, the supergiant turned out to be even more gigantic.

“The size of a star can vary dramatically depending on what wavelength of light it is observed with,” Dr. O’Gorman said.

“The longer wavelengths of the VLA revealed the supergiant’s atmosphere out to nearly 12 times the star’s radius.”

An artist’s impression of the atmosphere of Antares. As seen with the naked eye (up until the photosphere), Antares is around 700 times larger than our sun, big enough to fill the Solar System beyond the orbit of Mars (Solar System scale shown for comparison). But ALMA and VLA showed that its atmosphere, including the lower and upper chromosphere and wind zones, reaches out 12 times farther than that. Image credit: NRAO / AUI / NSF / S. Dagnello.

The astronomers also measured the temperature of most of the gas and plasma in the atmosphere of Antares A. Most noticeable was the temperature in its chromosphere.

Thanks to ALMA and the VLA, they discovered that the star’s chromosphere extends out to 2.5 times the star’s radius.

They also found that the temperature of the chromosphere is lower than previous optical and ultraviolet observations have suggested.

The temperature peaks at 3,500 degrees Celsius (6,400 degrees Fahrenheit), after which it gradually decreases. As a comparison, the Sun’s chromosphere reaches temperatures of almost 20,000 degrees Celsius (36,032 degrees Fahrenheit).

“We found that the chromosphere is ‘lukewarm’ rather than hot, in stellar temperatures,” Dr. O’Gorman said.

“The difference can be explained because our radio measurements are a sensitive thermometer for most of the gas and plasma in the star’s atmosphere, whereas past optical and ultraviolet observations were only sensitive to very hot gas and plasma.”

“We think that red supergiant stars, such as Antares and Betelgeuse, have an inhomogeneous atmosphere,” said Dr. Keiichi Ohnaka, an astronomer at the Universidad Católica del Norte.

“Imagine that their atmospheres are a painting made out of many dots of different colors, representing different temperatures.”

“Most of the painting contains dots of the lukewarm gas that radio telescopes can see, but there are also cold dots that only infrared telescopes can see, and hot dots that UV telescopes see. At the moment we can’t observe these dots individually, but we want to try that in future studies.”

In the ALMA and VLA data, astronomers for the first time saw a clear distinction between the chromosphere and the region where winds start to form.

In the VLA image, a huge wind is visible, ejected from Antares A and lit up by its smaller but hotter companion star Antares B.

“When I was a student, I dreamt of having data like this,” said Dr. Graham Harper, an astronomer at the University of Colorado, Boulder.

“Knowing the actual sizes and temperatures of the atmospheric zones gives us a clue of how these huge winds start to form and how much mass is being ejected.”

The findings were published in the journal Astronomy & Astrophysics.

E. O’Gorman et al. 2020. ALMA and VLA reveal the lukewarm chromospheres of the nearby red supergiants Antares and Betelgeuse. A&A 638, A65 doi: 10.1051/0004-6361/202037756


New radio map of Jupiter reveals what's beneath colorful clouds

Astronomers using the upgraded Karl G. Jansky Very Large Array in New Mexico have produced the most detailed radio map yet of the atmosphere of Jupiter, revealing the massive movement of ammonia gas that underlies the colorful bands, spots and whirling clouds visible to the naked eye.

The University of California, Berkeley researchers measured radio emissions from Jupiter's atmosphere in wavelength bands where clouds are transparent. The observers were able to see as deep as 100 kilometers (60 miles) below the cloud tops, a largely unexplored region where clouds form.

The planet's thermal radio emissions are partially absorbed by ammonia gas. Based on the amount of absorption, the researchers could determine how much ammonia is present and at what depth.

By studying these regions of the planet's atmosphere, astronomers hope to learn how global circulation and cloud formation are driven by Jupiter's powerful internal heat source. These studies also will shed light on similar processes occuring on other giant planets in our solar system and on newly discovered giant exoplanets around distant stars.

"We in essence created a three-dimensional picture of ammonia gas in Jupiter's atmosphere, which reveals upward and downward motions within the turbulent atmosphere," said principal author Imke de Pater, a UC Berkeley professor of astronomy.

The map bears a striking resemblance to visible-light images taken by amateur astronomers and the Hubble Space Telescope, she said.

The radio map shows ammonia-rich gases rising into and forming the upper cloud layers: an ammonium hydrosulfide cloud at a temperature near 200 Kelvin (minus 100 degrees Fahrenheit) and an ammonia-ice cloud in the approximately 160 Kelvin cold air (minus 170 degrees Fahrenheit). These clouds are easily seen from Earth by optical telescopes.

The VLA radio map of the region around the Great Red Spot in Jupiter's atmosphere shows complex upwellings and downwellings of ammonia gas (upper map), that shape the colorful cloud layers seen in the approximately true-color Hubble map (lower map). Two radio wavelengths are shown in blue (2 cm) and gold (3 cm), probing depths of 30-90 kilometers below the clouds. Credit: Radio: Michael H. Wong, Imke de Pater (UC Berkeley), Robert J. Sault (Univ. Melbourne). Optical: NASA, ESA, A.A. Simon (GSFC), M.H. Wong (UC Berkeley), and G.S. Orton (JPL-Caltech)

Conversely, the radio maps show ammonia-poor air sinking into the planet, similar to how dry air descends from above the cloud layers on Earth.

The map also shows that hotspots—so-called because they appear bright in radio and thermal infrared images—are ammonia-poor regions that encircle the planet like a belt just north of the equator. Between these hotspots are ammonia-rich upwellings that bring ammonia from deeper in the planet.

"With radio, we can peer through the clouds and see that those hotspots are interleaved with plumes of ammonia rising from deep in the planet, tracing the vertical undulations of an equatorial wave system," said UC Berkeley research astronomer Michael Wong.

The final maps have the best spatial resolution ever achieved in a radio map: 1,300 kilometers.

"We now see high ammonia levels like those detected by Galileo from over 100 kilometers deep, where the pressure is about eight times Earth's atmospheric pressure, all the way up to the cloud condensation levels," de Pater said.

De Pater, Wong and their colleaugues will report their findings and highly detailed maps in the June 3, 2016 issue of the journal La science.

In this movie, optical images of the surface clouds encircling Jupiter's equator --including the famous Great Red Spot -- alternate with new detailed radio images of the deep atmosphere (up to 30 kilometers below the clouds). The radio map shows ammonia-rich gases rising to the surface (dark) intermixed with descending, ammonia-poor gases (bright). In the cold temperatures of the upper atmosphere (160 to 200 Kelvin, or -170 to -100 degrees Fahrenheit), the rising ammonia condenses into clouds, which are invisible in the radio region. Credit: Radio: Robert J. Sault (Univ. Melbourne), Imke de Pater and Michael H. Wong (UC Berkeley). Optical: Marco Vedovato, Christopher Go, Manos Kardasis, Ian Sharp, Imke de Pater.

Prelude to Juno's arrival

The observations are being reported just one month before the July 4, 2016 arrival at Jupiter of NASA's Juno spacecraft, which plans, in part, to measure the amount of water in the deep atmosphere where the Very Large Array looked for ammonia.

"Maps like ours can help put their data into the bigger picture of what's happening in Jupiter's atmosphere," de Pater said, noting that her team will observe Jupiter with the VLA at the same time as Juno's microwave instruments are probing for water.

Key to the new observations was an upgrade to the VLA that improved sensitivity by a factor of 10, said Bryan Butler, a co-author and staff astronomer at the National Radio Astronomy Observatory in Socorro, New Mexico, which operates the VLA. "These Jupiter maps really show the power of the upgrades to the VLA."

The team observed over the entire frequency range between 4 and 18 gigahertz (1.7—7 centimeter wavelength), which enabled them to carefully model the atmosphere, said David DeBoer, a research astronomer with UC Berkeley's Radio Astronomy Laboratory.

"We now see fine structure in the 12 to 18 gigahertz band, much like we see in the visible, especially near the Great Red Spot, where we see a lot of little curly features," Wong said. "Those trace really complex upwelling and downwelling motions there."

The observations also resolve a puzzling discrepancy between the ammonia concentration detected by the Galileo probe when it plunged through the atmosphere in 1995—4.5 times the abundance observed in the sun—and VLA measurements from before 2004, which showed much less ammonia gas than measured by the probe.

"Jupiter's rotation once every 10 hours usually blurs radio maps, because these maps take many hours to observe," said co-author Robert Sault, of the University of Melbourne in Australia. "But we have developed a technique to prevent this and so avoid confusing together the upwelling and downwelling ammonia flows, which had led to the earlier underestimate."


New radio map of Jupiter reveals what’s beneath colorful clouds

Astronomers using the upgraded Karl G. Jansky Very Large Array in New Mexico have produced the most detailed radio map yet of the atmosphere of Jupiter, revealing the massive movement of ammonia gas that underlies the colorful bands, spots and whirling clouds visible to the naked eye.

The UC Berkeley researchers measured radio emissions from Jupiter’s atmosphere in wavelength bands where clouds are transparent. The observers were able to see as deep as 100 kilometers (60 miles) below the cloud tops, a largely unexplored region where clouds form.

The planet’s thermal radio emissions are partially absorbed by ammonia gas. Based on the amount of absorption, the researchers could determine how much ammonia is present and at what depth.

By studying these regions of the planet’s atmosphere, astronomers hope to learn how global circulation and cloud formation are driven by Jupiter’s powerful internal heat source. These studies also will shed light on similar processes occuring on other giant planets in our solar system and on newly discovered giant exoplanets around distant stars.

“We in essence created a three-dimensional picture of ammonia gas in Jupiter’s atmosphere, which reveals upward and downward motions within the turbulent atmosphere,” said principal author Imke de Pater, a UC Berkeley professor of astronomy.

The map bears a striking resemblance to visible-light images taken by amateur astronomers and the Hubble Space Telescope, she said.

The VLA radio map (top) of the region around the Great Red Spot in Jupiter’s atmosphere shows complex upwellings and downwellings of ammonia gas that shape the colorful cloud layers seen in the approximately true-color Hubble Space Telescope map (bottom). Two radio wavelengths are shown in blue (2 cm) and gold (3 cm), probing depths of 30-90 kilometers below the clouds. Radio image by Michael H. Wong, Imke de Pater (UC Berkeley), Robert J. Sault (Univ. Melbourne). (Optical image by NASA, ESA, A.A. Simon (GSFC), M.H. Wong (UC Berkeley), and G.S. Orton (JPL-Caltech) )

The radio map shows ammonia-rich gases rising into and forming the upper cloud layers: an ammonium hydrosulfide cloud at a temperature near 200 Kelvin (minus 100 degrees Fahrenheit) and an ammonia-ice cloud in the approximately 160 Kelvin cold air (minus 170 degrees Fahrenheit). These clouds are easily seen from Earth by optical telescopes.

Conversely, the radio maps show ammonia-poor air sinking into the planet, similar to how dry air descends from above the cloud layers on Earth.

The map also shows that hotspots – so-called because they appear bright in radio and thermal infrared images – are ammonia-poor regions that encircle the planet like a belt just north of the equator. Between these hotspots are ammonia-rich upwellings that bring ammonia from deeper in the planet.

“With radio, we can peer through the clouds and see that those hotspots are interleaved with plumes of ammonia rising from deep in the planet, tracing the vertical undulations of an equatorial wave system,” said UC Berkeley research astronomer Michael Wong.

The final maps have the best spatial resolution ever achieved in a radio map: 1,300 kilometers.

“We now see high ammonia levels like those detected by Galileo from over 100 kilometers deep, where the pressure is about eight times Earth’s atmospheric pressure, all the way up to the cloud condensation levels,” de Pater said.

De Pater, Wong and their colleaugues will report their findings and highly detailed maps in the June 3 issue of the journal La science.

Prelude to Juno’s arrival

The observations are being reported just one month before the July 4 arrival at Jupiter of NASA’s Juno spacecraft, which plans, in part, to measure the amount of water in the deep atmosphere where the Very Large Array looked for ammonia.

A radio image of Jupiter from the VLA at three wavelengths: 2 cm in blue, 3 cm in gold, and 6 cm in red. A uniform disk has been subtracted to better show the fine banded structure on the planet. The pink glow surrounding the planet is synchrotron radiation produced by spiraling electrons trapped in Jupiter’s magnetic field. Banded details on the planet’s disk probe depths of 30-90 km below the clouds. This image is averaged from 10 hours of VLA data, so the fine details seen in the other maps are smeared here by the planet’s rotation. Image by Imke de Pater, Michael H. Wong (UC Berkeley), Robert J. Sault (Univ. Melbourne).

“Maps like ours can help put their data into the bigger picture of what’s happening in Jupiter’s atmosphere,” de Pater said, noting that her team will observe Jupiter with the VLA at the same time as Juno’s microwave instruments are probing for water.

Key to the new observations was an upgrade to the VLA that improved sensitivity by a factor of 10, said Bryan Butler, a co-author and staff astronomer at the National Radio Astronomy Observatory in Socorro, New Mexico, which operates the VLA. “These Jupiter maps really show the power of the upgrades to the VLA.”

The team observed over the entire frequency range between 4 and 18 gigahertz (1.7 – 7 centimeter wavelength), which enabled them to carefully model the atmosphere, said David DeBoer, a research astronomer with UC Berkeley’s Radio Astronomy Laboratory.

“We now see fine structure in the 12 to 18 gigahertz band, much like we see in the visible, especially near the Great Red Spot, where we see a lot of little curly features,” Wong said. “Those trace really complex upwelling and downwelling motions there.”

The observations also resolve a puzzling discrepancy between the ammonia concentration detected by the Galileo probe when it plunged through the atmosphere in 1995 – 4.5 times the abundance observed in the sun – and VLA measurements from before 2004, which showed much less ammonia gas than measured by the probe.

“Jupiter’s rotation once every 10 hours usually blurs radio maps, because these maps take many hours to observe,” said co-author Robert Sault, of the University of Melbourne in Australia. “But we have developed a technique to prevent this and so avoid confusing together the upwelling and downwelling ammonia flows, which had led to the earlier underestimate.”

This research was supported by Planetary Astronomy and Outer Planets Research Program awards from the National Aeronautics and Space Administration. NRAO is a National Science Foundation facility operated under cooperative agreement by Associated Universities, Inc.