Priveliști ale unei lumi vulcanice: Noile imagini cu telescopul ale lunii Io, luna lui Jupiter, rivalizează cu cele de pe sondele spațiale

Luna Io a lui  Jupiter, surprinsă de SHARK-VIS pe 10 ianuarie 2024.Aceasta este imaginea cu cea mai mare rezoluție a lui Io obținută vreodată de un telescop cu baza pe Pământ.Imaginea combină trei benzi spectrale - infraroșu, roșu și galben - pentru a evidenția inelul roșiatic din jurul vulcanului Pele (dedesubt și în dreapta centrului lunii) și inelul alb din jurul lui Pillan Patera, în dreapta lui Pele. Credit: INAF/Large Binocular Telescope Observatory/Georgia State University; observații în banda IRV de către SHARK-VIS/F. Pedichini; prelucrare de D. Hope, S. Jefferies, G. Li Causi

Noile imagini ale lunii Io, luna lui Jupiter, plină de vulcani, realizate de Large Binocular Telescope de pe Mount Graham din Arizona, oferă cea mai mare rezoluție a lui Io obținută vreodată cu un instrument terestru. Observațiile au fost posibile datorită unui nou instrument de imagistică optică cu contrast ridicat, denumit SHARK-VIS, și sistemului optic adaptiv al telescopului, care compensează neclaritatea indusă de turbulențele atmosferice.

Marele telescop binocular administrat de UArizona de pe Mount Graham este singurul de acest fel, cu două oglinzi de 27 de picioare montate una lângă alta.Un sistem optic adaptiv puternic compensează neclaritățile introduse de turbulențele atmosferice, ceea ce îl face unul dintre cele mai puternice observatoare terestre din lume.Credit: NASA

Imaginile, care vor fi publicate în revista Geophysical Research Letters, dezvăluie caracteristici ale suprafeței de până la 80 de kilometri, o rezoluție spațială care, până acum, a putut fi obținută doar cu ajutorul navelor spațiale trimise către Jupiter. Acest lucru este echivalent cu realizarea unei fotografii a unui obiect de mărimea unei zecimi de centimetru de la 160 de kilometri distanță, potrivit echipei de cercetare.

SHARK-VIS le-a permis cercetătorilor să identifice un eveniment major de resurgență în jurul Pele, unul dintre cei mai proeminenți vulcani de pe Io. Potrivit primului autor al lucrării, Al Conrad, erupțiile de pe Io, corpul cel mai activ din punct de vedere vulcanic din sistemul solar, le eclipsează pe cele de pe Pământ.

„Prin urmare, Io prezintă o oportunitate unică de a afla mai multe despre erupțiile puternice care au ajutat la modelarea suprafețelor Pământului și ale Lunii în trecutul lor îndepărtat”, a declarat Conrad, cercetător asociat la Large Binocular Telescope Observatory. Large Binocular Telescope, sau LBT, face parte din Mount Graham International Observatory, o divizie a Observatorului Steward al Universității din Arizona.

Conrad a adăugat că studii precum acesta îi vor ajuta pe cercetători să înțeleagă de ce unele lumi din sistemul solar sunt vulcanice, dar nu și altele. De asemenea, ele ar putea într-o bună zi să facă lumină asupra lumilor vulcanice din sistemele de exoplanete din jurul stelelor apropiate.

Puțin mai mare decât luna Pământului, Io este cea mai interioară dintre lunile galileene ale lui Jupiter, care, pe lângă Io, mai includ Europa, Ganymede și Callisto. Blocat într-un „război gravitațional” între Jupiter, Europa și Ganymede, Io se află în mod constant pe orbită.

Co-autorul studiului, Ashley Davies, cercetător principal la Jet Propulsion Laboratory al NASA, a declarat că noua imagine realizată de SHARK-VIS este atât de bogată în detalii încât a permis echipei să identifice un eveniment major de reapariție în care depozitul de cenușǎ din jurul unui vulcan proeminent cunoscut sub numele de Pele, situat în emisfera sudică a lui Io, aproape de ecuator, este acoperit de depozitele de erupție de la Pillan Patera, un vulcan vecin. O secvență de erupție similară a fost observată de nava spațială Galileo a NASA, care a explorat sistemul Jupiter între 1995 și 2003.

„Interpretăm schimbările ca fiind depozite de lavă întunecată și depozite albe de dioxid de sulf provenite dintr-o erupție la Pillan Patera, care acoperă parțial depozitul roșu, bogat în sulf, al penei lui Pele”, a declarat Davies. „Înainte de SHARK-VIS, astfel de evenimente de resurgență erau imposibil de observat de pe Pământ”.

În timp ce imaginile telescopului în infraroșu pot detecta punctele fierbinți cauzate de erupțiile vulcanice în curs de desfășurare, acestea nu sunt suficient de clare pentru a dezvălui detaliile suprafeței și pentru a identifica fără ambiguitate locațiile erupțiilor, a explicat co-autorul Imke de Pater, profesor emerit de astronomie la Universitatea California-Berkeley.

„Imagini mai clare la lungimi de undă vizibile, precum cele furnizate de SHARK-VIS și LBT, sunt esențiale pentru a identifica atât locațiile erupțiilor, cât și schimbările de la suprafață care nu pot fi detectate în infraroșu, cum ar fi noi depozite de cenușǎ”, a declarat de Pater, adăugând că observațiile în lumină vizibilă oferă cercetătorilor un context vital pentru interpretarea observațiilor în infraroșu, inclusiv cele realizate de nave spațiale precum Juno, care orbitează în prezent în jurul lui Jupiter.

SHARK-VIS a fost construit de Institutul Național Italian de Astrofizică din cadrul Observatorului Astronomic din Roma și este gestionat de o echipă condusă de cercetătorul principal Fernando Pedichini, asistat de managerul de proiect Roberto Piazzesi.

În 2023, a fost instalat, împreună cu instrumentul său complementar în infraroșu apropiat SHARK-NIR, la LBT pentru a profita pe deplin de sistemul excepțional de optică adaptivă al telescopului. Instrumentul găzduiește o cameră rapidă, cu zgomot foarte redus, care îi permite să observe cerul în modul „fast imaging”, capturând imagini cu încetinitorul care îngheață distorsiunile optice cauzate de turbulențele atmosferice, și să post-proceseze datele până la o claritate fără precedent.

Gianluca Li Causi, manager de procesare a datelor pentru SHARK-VIS la Institutul Național Italian de Astrofizică, a explicat: „Procesăm datele noastre pe calculator pentru a elimina orice urmă a amprentei electronice a senzorului. Apoi selectăm cele mai bune cadre și le combinăm cu ajutorul unui pachet software foarte eficient numit Kraken, dezvoltat de colegii noștri Douglas Hope și Stuart Jefferies de la Georgia State University. Kraken ne permite să eliminăm efectele atmosferice, dezvăluind Io într-o claritate incredibilă.”

Simone Antoniucci, cercetător al instrumentului SHARK-VIS, a declarat că anticipează că vor fi făcute noi observații ale obiectelor din întregul sistem solar.

„Viziunea ascuțită a SHARK-VIS este deosebit de potrivită pentru a observa suprafețele multor corpuri din sistemul solar, nu doar lunile planetelor gigantice, ci și asteroizii”, a spus el. „Am observat deja unele dintre acestea, datele fiind în prezent analizate, și plănuim să observăm mai multe.”

SHARK-VIS este noul instrument coronografic și de contrast ridicat în banda vizibilă (400-900 nm) al telescopului binocular mare (LBT).  Montat pe telescopul DX de 8,2 m al LBT și alimentat de sistemul de optică adaptivă extremă SOUL al LBT recondiționat, acesta oferă capacități fără precedent de înaltă rezoluție unghiulară și de contrast ridicat în banda vizibilă, furnizând imagini cvasi-limitate de difracție cu rezoluții unghiulare de ordinul a 20 de milioarcsec. SHARK-VIS va funcționa în sinergie cu omologul său din infraroșu apropiat SHARK-NIR la LBT, pentru a investiga numeroase cazuri științifice aflate în prim-planul cercetării astrofizice actuale. SHARK-VIS este un instrument PI proiectat și construit la INAF-Osservatorio Astronomico di Roma.