A legszebb földi kép a Jupiterről

A földfelszíni teleszkópokkal végzett megfigyelések számára az egyik legzavaróbb tényező bolygónk légköre. Az atmoszférában néhány deciméteres skálán fellépő turbulens mozgások eltorzítják a csillagokról érkező fény szabályos hullámfrontjait, ami abban nyilvánul meg, hogy a csillag képe ugrál, szaknyelven szcintillál. Minél rosszabb a légkör állapota, annál nagyobb a szcintilláció mértéke, és ez lehetetlenné teszi, hogy a távcsövek akár csak megközelítsék felbontóképességük elméleti határát. Nem pontszerű forrásokra, például a bolygókorongokra a hatás kiátlagolódik, de természetesen a felbontásra vonatkozó korlát itt is érvényesül.

A légkör negatív hatásának kiküszöbölésére a megoldás az ún. adaptív optikák (AO) használata. Ennek során egy nagysebességű kamerával valós időben követik egy pontszerű forrás (általában egy műcsillag) képét, és a visszacsatolt információ alapján számítógépekkel mozgatott és finoman torzított tükrökkel másodpercenként mintegy százszor újrafókuszálják a képet, így érve el az adott pillanatban lehetséges legjobb leképezést.

A műcsillagot a legtöbb esetben egy, a nátrium D vonalaira hangolt zöld fényű lézer valósítja meg, melynek fénye a légkörben körülbelül 90 km-es magasságban található, nátriumban gazdag rétegről verődik vissza, s így pontszerű fényforrást szolgáltat az eljáráshoz. A jelenlegi AO technikák hátránya, hogy csak egy viszonylag kicsiny, 15 ívmásodperces vagy kisebb égi területen alkalmazhatók, s hatásfokuk gyorsan romlik az optikai tengelytől távolodva (összehasonlításképpen: a Jupiter korongjának látszó átmérője kb. háromszor ekkora).

Az ESO VLT távcsőrendszerére tervezett MAD (Multi-conjugate Adaptive Optics Demonstrator) adaptív optikai rendszer segítségével most Franck Marchis (UC Berkeley, SETI Institute in Mountain View, Californa) és kollégái 2008. augusztus 16-án és 17-én rekord hosszúságú, összesen körülbelül 2 órát átfogó megfigyeléssorozattal a Jupiter minden eddiginél élesebb képét állították elő. A Jupiter esetében a szokásos AO technikák a bolygó egyik holdjának képét használják referenciaként. Ennek hátránya, hogy korlátozza az expozíciók lehetséges hosszát, mivel a hold elmozdul a Jupiterhez képest, és esetleg túl messzire kerül tőle ahhoz, hogy továbbra is használni lehessen. A bolygót a Hubble Űrteleszkóp sem képes 50 percnél tovább észlelni, mivel 96 perces keringési idejű pályáján a Föld rendszeresen blokkolja a látómezejét.

Marchis és munkatársai a feladatot nem egy, hanem két Jupiter-holddal oldották meg, mégpedig az Europa és az Io holdakkal. A megfigyelés során a két kísérő a bolygó egyik, illetve másik oldalán helyezkedett el, így teremtve lehetőséget a Jupiter egész korongján a szükséges korrekciók elvégzéséhez. A csoport egyik tagja, Enrico Marchetti szerint nem mindennapi kihívásról volt szó, mivel egyszerre kellett követni a különböző sebességgel mozgó holdakat és magát a bolygót is. A MAD jóval nagyobb égboltterületen alkalmas a korrekciók végrehajtására, mint az egy referenciaforrással dolgozó AO technikák.

A megfigyelés során az infravörös tartományban három szűrőn (2, 2,14 és 2,16 μm) keresztül készítettek több száz felvételt a Jupiterről, melyek felbontása az egész bolygókorongon körülbelül 90 milliívmásodperc volt, ez pedig a Jupiter távolságában 300 km-es felszíni részletek megkülönböztethetőségének felel meg.

A felvételsorozat eredményeként sikerült kimutatni az egyenlítő körüli, 16 ezer km széles felhősáv fényességében bekövetkező változást. A nitrogénnel kevert hidrazinból (rakétahajtóanyagként használatos), esetleg fagyott kristályos ammóniából, vízből vagy az atmoszféra mélyebb rétegeiből származó ammónium hidroszulfidból álló réteg nagyon fényes az infravörös tartományban.

Ha több napfény verődik vissza róla, az vagy azt jelenti, hogy az előbbi anyagok mennyisége megnőtt benne, vagy azt, hogy magasabb jupiterrajzi szélességek felé mozdult el. Mike Wong szerint a legfényesebb része mintegy hatezer km-rel dél felé vándorolt, azaz a második lehetőségről van szó. Ezt a következtetést a Wong és kollégái által 2005-ben felvett Hubble képekkel történő összehasonlítás tette lehetővé.