Fotografia chmur siarki i sodu w układzie Jowisza

Fotografowanie interakcji Io z magnetosferą Jowisza

System Jowisza jest miejscem, w którym zawsze coś się dzieje. Na przykład cząsteczki z atmosfery Io są jonizowane i porywane przez magnetosferę planety. W efekcie w Układzie Słonecznym mamy ogromną sodową mgławicę o rozpiętości około 300 promieni Jowisza.

Przyjrzyjmy się temu zjawisku i sposobom jego fotografowania.

Interakcja atmosfery Io z magnetosferą Jowisza

Szacunkowo tona jonów i elektronów z Io trafia do magnetosfery Jowisza co sekunda. Ten zjonizowany materiał nazywany plazmą trafia do ogromnej chmury orbitującej gazowego giganta. Większość materii zostaje na orbicie Io, tworząc chmurę o kształcie podobnym do torusa.

Istnieje kilka mechanizmów przyczyniających się do utraty atmosfery przez Io. Aktywne wulkany generują atmosferę złożoną z różnych atomów i cząsteczek, na które oddziałuje Jowisz jak i promieniowanie pochodzące ze Słońca. Chmury sodu będące efektem tych oddziaływań są najłatwiejsze do zaobserwowania i są używane do badania tychże oddziaływań.

Pierwszy z mechanizmów to rozrzut atomów sodu we wszystkich kierunkach z relatywnie niskimi prędkościami (atmospheric sputtering). Te atomy zazwyczaj trafiają na orbity zbliżone do Io i zaczynają koncentrować się przez i za księżycem. Atomy za księżycem orbitują nieco dalej od Jowisza i natrafiając na plazmowy torus planety szybko są jonizowane i porywane wraz z nim. Atomy sodu przed księżycem orbitują nieco bliżej planety i niewielka ilość plazy pozwala im pozostać znacznie dłużej. Te atomy sodu tworzą tzw bananową chmurę ciągnącą się wzdłuż chmury atomów przed księżycem i kończącą się niedaleko za nim.

Drugi proces, proces strug, przebiega według dwuetapowego mechanizmu - jony zawierające sód są porywane z atmosfery Io przez pola elektromagnetyczne magnetosfery Jowisza. Jony te trafiają do plazmowego torusa i w przeciągu kilku godzin rekombinują z napotkanymi elektronami. W efekcie uwalniany jest sód, który można w tym torusie obserwować. Neutralne atomy sodu nie sa już utrzymywane przez pole elektromagnetyczne i opuszczają go z dużymi prędkościami tworząc w efekcie ogromną mgławicę wokół planety. Atomy opuszczające torus widoczne są jako cienkie smugi, strugi nachylone względem płaszczyzny Io-Jowisz tak jak nachylone jest pole magnetyczne planety.

Trzeci proces - strumieni jest bardzo podobny do poprzedniego. Różni się tylko czasem rekombinacji jonów. Jony po opuszczeniu najgęstszych partii atmosfery Io trafiają na orbity kołowe prostopadłe do pola magnetycznego. Rekombinujące w tym miejscu jony wyrzucają atomy sodu w kierunkach zależnych od orientacji pola magnetycznego, które zmienia się wraz z orbitą księżyca.

Mechanizmy powstawania chmur sodowych

Obserwowac można także np. siarkę znajdującą się w torusie, czy atomy tracone przez torus, które formują wielką mgławicę wokół planety na znacznie większych orbitach. Więcej na:

Amatorska astrofotografia sodu i siarki

Nie natrafiłem na amatorskie zdjęcia chmur sodu czy siarki w torusie Jowisza, niemniej odkryte zostały za pomocą pierwszych kamer CCD podłączonych do obiektywów (fotografia rozległej mgławicy), a później do dość dużych teleskopów fotografujących chmury wokół Io.

Obecnie dość często wykorzystuje się pasma wypadające w podczerwieni będącej poza zasięgiem normalnych kamer, niemniej nadal mamy do dyspozycji oryginalnie wykorzystane pasma - 589 nm dla sodu i 673 nm dla siarki. Potrzebujemy więc wąski filtr, który wytnie jak najwięcej światła obijanego przez Jowisza a nie wytnie słabo świecących chmur. W przypadku siarki wystarczy użyć filtru [S II], natomiast w przypadku sodu potrzebować będziemy niestandardowy filtr, który możemy trafić w sklepach pochodnych od Omega Optical na ebay (bjomejag i omegafiltersebuyer2), czy ze sklepów takich jak Edmund Optics, czy Thorlabs. Mogą niestety być np. małe lub mieć dość szerokie pasmo - więc trzeba będzie się trochę postarać czy to z oprawą 1,25", czy z obróbką i sposobem fotografowania.

Na stronie lafterhall.com znajdziemy chmurę sodu zarejestrowaną przez spektroskop, więc i fotograficznie powinno to się udać. Trzeba będzie eksperymentować z metodami fotografowania tak by złapać chmury unikając prześwietlenia kadru przez Jowisza.

Łapią Amaltee, mały księżyc Jowisza o jasności około 14mag orbitujący bliżej Jowisza stosowałem dość krótkie ekspozycje - tylko lekko prześwietlałem Jowisza, na maksymalnym gainie. Klip następnie po zestackowaniu ostrzyłem (nieco za mocno) i wyciągałem obraz poziomami. Amaltea pojawiała się jako punkt nieco bardziej wyraźny od punktów szumu. Jeżeli ten punkt znajdował się we właściwym miejscu i pojawiał się na kolejnych klipach i przemieszczał się po odpowiedniej orbicie - to rejestrację małego ciemnego księżyca można uznać za udaną. W przypadku wspomnianych chmur powinno być znacznie łatwiej bo chmura nie jest punktowa. Planetarny koronograf byłby jeszcze większym ułatwieniem, ale to już wyższa półka cenowa.

Regularne rejestrowanie chmur sodu i siarki może być przydatne także z naukowego punktu widzenia bo jest powiązane z aktywnością Io i potencjalnie innymi procesami zachodzącymi w układzie Jowisza.

blog comments powered by Disqus

Kategorie

Strony