Hubble obserwuje zorze na północnym biegunie Saturna

Astronomowie korzystający z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a wykonali serię spektakularnych zdjęć przedstawiają migoczące zorze na północnym biegunie Saturna. Obserwacje prowadzono w zakresie ultrafioletowym, a powstałe w ich wyniku zdjęcia dostarczają astronomom najpełniejszego dotąd obrazu północnej zorzy na Saturnie.

W 2017 roku, na przestrzeni siedmiu miesięcy, Kosmiczny Teleskop Hubble’a wykonywał zdjęcia zórz nad północnym obszarem biegunowym Saturna, wykorzystując do tego Space Telescope Imaging Specrograph (STIS). Obserwacje obejmowały okres przed i po północnym przesileniu na Saturnie. Warunki te stanowiły najlepszą okazję do obserwowania zórz na północnym biegunie gazowego olbrzyma.

Na Ziemi zorze są skutkiem działania cząstek wyemitowanych przez Słońce jako wiatr słoneczny. Kiedy taki strumień elektrycznie naładowanych cząstek zbliża się do naszej planety, zaczyna oddziaływać z polem magnetycznym, które działa niczym gigantyczna osłona. Choć działa ono przede wszystkim jako ochrona przed cząstkami wiatru słonecznego, część z tych cząstek zostaje przechwycona przez pole magnetyczne, przez co cząstki te podążają wzdłuż linii pola magnetycznego ku biegunom magnetycznym planety.  Docierając do nich oddziałują z atomami tlenu i azotu w górnych warstwach atmosfery, powodując powstanie barwnych zórz widocznych w biegunowych rejonach Ziemi.

Niemniej jednak nie są to zorze charakterystyczne tylko dla Ziemi. Na wielu planetach w Układzie Słonecznym obserwujemy takie same zorze. Wśród nich są także cztery gazowe olbrzymy: Jowisz, Saturn, Uran i Neptun.  Ponieważ atmosfera każdej z czterech zewnętrznych planet Układu Słonecznego jest – w odróżnieniu od Ziemi – zdominowana przez wodór, zorze na Saturnie można obserwować tylko w zakresie ultrafioletowym; zakresie, który może być badany tylko z przestrzeni kosmicznej.

Hubble umożliwia badaczom monitorowania zachowania zórz na północnym biegunie Saturna w dłuższym okresie czasu. Obserwacje przeprowadzone za pomocą HST były skoordynowane z “Wielkim Finałem” sondy Cassini, w trakcie którego sonda także badała zorze na Saturnie. Dane z Hubble’a umożliwiły astronomom lepsze zbadanie magnetosfery Saturna – największej spośród wszystkich planet Układu Słonecznego poza Jowiszem.

Wykonane zdjęcia przedstawiają bogatą różnorodność emisji o bardzo zmiennych lokalnie cechach. Na zmienność zorzy wpływ zarówno wiatr słoneczny jak i szybka rotacja Saturna wokół własnej osi (obrót wokół osi zajmuje Saturnowi jedynie 11 godzin). Co więcej, północna zorza charakteryzuje się dwoma wyraźnymi szczytami jasności – po zmierzchu i tuż przed północą. Ten drugi szczyt, wcześniej nieobserwowany, najprawdopodobniej związany jest z oddziaływaniem wiatru słonecznego z magnetosferą planety podczas przesilenia.

Powyższe zdjęcie stanowi złożenie obserwacji Saturna z początku 2018 roku w zakresie optycznym z obserwacjami zórz na północnym obszarze Saturna, wykonanym w 2017 roku – dzięki temu możemy obserwować rozmiary zórz na tle przepięknych barw Saturna.

Hubble już wcześniej badał zorze na Saturnie. W 2004 roku HST badał południowe zorze tuż po przesileniu południowym, a w 2009 roku, kiedy z Ziemi pierścienie planety obserwowane były od strony krawędzi obserwował jednocześnie oba bieguny i ich zorze.

Źródło: HST