El Telescopio James Webb descubre accidentalmente ondas de gravedad en Júpiter. ¿En qué consiste este fenómeno?
Sucede que lo que no buscas resulta más interesante que lo que buscas. Esto no es un acertijo, sino una circunstancia muy frecuente en el ámbito de la ciencia. Esto es lo que ocurrió al observar la Gran Mancha Roja de Júpiter.
Júpiter, el planeta gigante de nuestro Sistema Solar, ha sido objeto de numerosos estudios. Hay muchas características físicas de este planeta que aún no se comprenden bien. Los enfoques de observación son igualmente numerosos: se observa desde la banda de radio hasta la banda X a lo largo de todo el espectro electromagnético, aprovechando la capacidad de cada banda electromagnética para captar diferentes aspectos.
Una característica que siempre ha atraído el interés de los astrónomos son los movimientos de los gases en la atmósfera joviana. Las observaciones en diferentes bandas espectrales, gracias a una gran variedad de instrumentos tanto terrestres como telescopios espaciales, han permitido comprender mejor la dinámica atmosférica de este planeta.
La gran mancha roja
La Gran Mancha Roja es una de las características distintivas de este planeta. Se trata de una región permanente de alta presión que da origen a una tormenta anticiclónica (que gira en sentido contrario a los huracanes que se forman en la Tierra). Está permanentemente posicionado en el hemisferio sur del planeta atrapado entre dos corrientes en chorro. Es tan grande que es claramente visible incluso con un telescopio pequeño.
En julio de 2022, el telescopio espacial James Webb observó la Gran Mancha Roja con la cámara infrarroja NIRCam para extraer nueva información sobre las capas atmosféricas sobre esta mancha.
Y es así que de manera "fortuita" lo que estaban planeadas las observaciones de James Webb resultó ser mucho menos interesante de lo que no estaba buscando y en cambio fue descubierto.
Las observaciones en la banda del infrarrojo cercano han demostrado que la capa superior de la atmósfera cerca de la Gran Mancha no es homogénea, sino que presenta estructuras complejas caracterizadas por la presencia de arcos oscuros y puntos brillantes. La existencia de estas estructuras se atribuye a la presencia de ondas de gravedad.
Ondas de gravedad
En el caso terrestre, el exceso de calor que recibe la región ecuatorial del Sol respecto a otras latitudes desencadena una dinámica en las capas atmosféricas. Dado que en el caso de Júpiter, debido a su mayor distancia del Sol, el exceso de calor es sólo del 4% respecto al que recibe la Tierra, los astrónomos supusieron que la atmósfera superior de Júpiter era "tranquila" y, por tanto, no especialmente interesante.
Sorprendentemente, sin embargo, las imágenes infrarrojas de James Webb mostraron que esto es muy complejo y estructurado. Los astrónomos creen que no depende de la radiación solar, sino que hay algún mecanismo responsable.
El líder del proyecto de investigación que condujo al descubrimiento, Henrik Melin, de la Universidad de Leicester, cree que las estructuras observadas en la atmósfera superior son producidas por ondas de gravedad. Estos se generarían en la atmósfera inferior, muy turbulenta, y luego se propagarían en altitud, modificando la estructura y el brillo (generando áreas oscuras menos calientes y áreas brillantes más calientes).
Las ondas de gravedad se generan en la interfaz entre dos fluidos diferentes. Por ejemplo, en el caso terrestre, la superficie del mar representa la interfaz entre el fluido "agua" y el fluido "aire". Aquí se generan olas del mar que son un ejemplo de ondas de gravedad.
Pero incluso dentro de la atmósfera se pueden generar ondas de gravedad que, a medida que se propagan, pueden generar pulsos convectivos que en un corto período de tiempo dan lugar a tormentas organizadas en bandas que se mueven a lo largo de la dirección de propagación de la onda.
Las ondas de gravedad observadas en Júpiter son mucho más intensas que las observadas en la Tierra. Tras este descubrimiento inesperado, el equipo ya ha planificado realizar más observaciones con James Webb, pero también con Juice, para comprender dónde se originan estas ondas y cómo se propagan en la atmósfera superior.