카시니 우주선이 토성의 위성 엔셀라두스의 남극에서 나오는 깃털을 통해 날아가는 모습을 그린 화가의 인상. 간헐천과 마찬가지로 이 기둥은 수증기, 얼음 알갱이, 소금, 메탄 및 기타 유기 분자의 혼합물을 방출합니다. 출처: NASA/JPL-Caltech

Webb를 사용하여 달의 극과 토성의 고리 시스템 간의 상호 작용을 탐색했습니다.

Enceladus – 작은 얼어붙은 달[{” attribute=””>Saturn—is one of the most intriguing objects in the search for signs of life beyond our own planet.

Under a crust of ice lies a global ocean of salty water. Jets, supplied by that ocean, gush from the surface of the moon and feed into the entire system of Saturn. NASA’s James Webb Space Telescope’s long-awaited first look at this ocean world is already revealing staggering new details about the moon — including a plume of water vapor that spouts out more than 20 times the size of the moon itself.

Enceladus Plume (Webb NIRSpec and Cassini Image)

An image from NASA’s James Webb Space Telescope’s NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) shows a water vapor plume jetting from the southern pole of Saturn’s moon Enceladus, extending out more than 20 times the size of the moon itself. The inset, an image from the Cassini orbiter, emphasizes how small Enceladus appears in the Webb image compared to the water plume. Credit: NASA, ESA, CSA, Geronimo Villanueva (NASA-GSFC), Alyssa Pagan (STScI)

Webb Space Telescope Maps Surprisingly Large Plume Jetting From Saturn’s Moon Enceladus

A water vapor plume from Saturn’s moon Enceladus spanning more than 6,000 miles – nearly the distance from Los Angeles, California to Buenos Aires, Argentina – has been detected by researchers using NASA’s James Webb Space Telescope. Not only is this the first time such a water emission has been seen over such an expansive distance, but Webb is also giving scientists a direct look, for the first time, at how this emission feeds the water supply for the entire system of Saturn and its rings.

Enceladus, an ocean world about four percent the size of Earth, just 313 miles across, is one of the most exciting scientific targets in our solar system in the search for life beyond Earth. Sandwiched between the moon’s icy outer crust and its rocky core is a global reservoir of salty water. Geyser-like volcanos spew jets of ice particles, water vapor, and organic chemicals out of crevices in the moon’s surface informally called ‘tiger stripes.’

Previously, observatories have mapped jets hundreds of miles from the moon’s surface, but Webb’s exquisite sensitivity reveals a new story.


NASA의 제임스 웹 우주 망원경을 사용하는 연구원들은 최근 달 자체 크기의 20배 이상인 달의 남극에서 나오는 깃털을 발견했습니다. 이 애니메이션은 달의 물기둥이 행성의 토러스에 어떻게 영양을 공급하는지 보여줍니다. Webb의 데이터를 분석하여 천문학자들은 약 30%의 물이 이 토러스 내부에 남아 있고 나머지 70%는 탈출하여 나머지 토성 시스템에 물을 공급한다는 것을 확인했습니다. 출처: Leah Hostak(STScI), NASA, ESA, CSA, Geronimo Villanueva, Alyssa Pagan(STScI)

그린벨트에 있는 NASA 고다드 우주비행센터의 수석 저자 제로니모 빌라누에바(Geronimo Villanueva)는 “데이터를 볼 때 처음에는 내가 틀렸다고 생각했습니다. 20등급 이상의 물기둥을 감지하는 것은 꽤 끔찍했습니다. 메릴랜드, 달 크기의 두 배.” “물기둥은 남극 발사대 너머까지 뻗어 있습니다.”

열 길이는 연구원의 관심을 불러일으킨 유일한 기능이 아니었습니다. 초당 약 79갤런의 수증기 유량도 인상적입니다. 이 속도라면 단 2시간 만에 올림픽 규모의 수영장을 채울 수 있습니다. 이에 비해 땅에 있는 정원용 호스로 이렇게 하면 2주 이상이 걸립니다.

그만큼[{” attribute=””>Cassini orbiter spent over a decade exploring the Saturnian system, and not only imaged the plumes of Enceladus for the first time but flew directly through them and sampled what they were made of. While Cassini’s position within the Saturnian system provided invaluable insights into this distant moon, Webb’s unique view from the Sun-Earth Lagrange Point 2 one million miles from Earth, along with the remarkable sensitivity of its Integral Field Unit (see video below) aboard the NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) Instrument, is offering new context.


James Webb 우주 망원경은 IFU(Integrated Field Unit)라는 혁신적인 장비를 사용하여 이미지와 스펙트럼을 동시에 캡처합니다. 이 비디오는 IFU 작동 방식에 대한 기본적인 개요를 제공합니다. 크레딧: NASA, ESA, CSA 및 L. Hustak(STScI)

“Enceladus의 토성 주위 궤도는 상대적으로 빠르며 33시간에 불과합니다. 토성을 공전할 때 달과 그 제트는 기본적으로 물을 뿜어내고 도넛과 같은 후광을 남깁니다.” “Webb의 메모에는 깃털이 거대했을 뿐만 아니라 모든 곳에 물이 있었습니다.”

토러스로 묘사된 이 신비한 물 도넛은 “사방에” 나타나는데 토성의 가장 바깥쪽에 있는 가장 넓은 고리인 조밀한 “e-고리”와 함께 한 곳에 놓여 있습니다.

Webb의 관찰은 달에 있는 수증기 기둥이 어떻게 어뢰를 공급하는지 직접적으로 보여줍니다. Webb의 데이터를 분석하여 천문학자들은 약 30%의 물이 이 토러스 내부에 남아 있고 나머지 70%는 토성 시스템의 나머지 부분에 물을 공급하기 위해 스며나온다는 것을 확인했습니다.

앞으로 몇 년 동안 Webb은 해양 위성 Enceladus의 주요 관측 장비 역할을 할 것이며 Webb의 발견은 지하 바다의 깊이, 얼음 지각의 두께 등을 조사할 미래의 태양계 위성 임무에 정보를 제공하는 데 도움이 될 것입니다. .

Enceladus 수분 방출 분광계(Webb NIRSpec IFU)

NASA의 James Webb 우주 망원경과 고도로 전문화된 장비의 놀라운 감도는 토성의 위성 중 하나가 전체 고리 행성 시스템에 물을 공급하는 방법에 대한 세부 정보를 밝히고 있습니다. 우리 태양계의 다른 곳에서 생명체를 찾는 주요 후보인 엔셀라두스는 지구 크기의 약 4% 크기의 작은 달입니다. Webb의 NIRSpec(근적외선 분광계)의 새로운 이미지는 Enceladus의 남극에서 달 자체 크기의 20배 이상 확장되는 수증기 유출을 보여주었습니다. NIRSpec에 탑재된 IFU(Integrated Field Unit)는 엔셀라두스의 물이 나머지 주변 환경에 어떻게 공급되는지에 대한 통찰력도 제공했습니다.
Enceladus는 33시간 만에 토성을 공전하며 물을 분출하고 토러스(또는 “도넛”)를 떠납니다. 이 에피소드는 상단 다이어그램에 하늘색으로 표시되어 있습니다.
Webb의 IFU는 카메라와 분광 광도계의 조합입니다. IFU 모니터링 중에 기기는 시야에 있는 각 픽셀의 개별 스펙트럼과 함께 시야의 이미지를 캡처합니다. IFU 관측을 통해 천문학자들은 속성(이 경우 구성)이 공간 영역에서 장소에 따라 어떻게 다른지 조사할 수 있습니다.
Webb의 IFU의 고유한 감도 덕분에 연구원들은 Enceladus 주변의 토러스와 플룸 자체에서 나오는 여러 수로를 감지할 수 있었습니다. 샤프트와 링에서 스펙트럼을 동시에 수집함으로써 연구원들은 이들의 밀접한 관계를 더 잘 이해할 수 있었습니다. 이 스펙트럼에서 흰색 선은 Webb의 데이터이며 수질 배출에 가장 적합한 모델은 깃털의 경우 보라색, 달 자체의 중앙 영역의 경우 녹색, 주변 링의 경우 빨간색과 같이 다양한 색상으로 중첩됩니다.
출처: Geronimo Villanueva(NASA-GSFC), NASA, ESA, CSA, STScI, Leah Hostack(STScI)

“현재 Webb는 엔셀라두스의 거대한 기둥을 통해 시간이 지남에 따라 물이 어떻게 진화하고 변화했는지 직접 측정할 수 있는 독특한 방법을 제공합니다. ” NASA Goddard의 공동 저자 Stephanie Milam이 추가되었습니다. “Webb의 파장 범위와 감도, 그리고 이전 임무에서 배운 사실 때문에 우리 앞에는 완전히 새로운 기회가 있습니다.”

Webb의 Enceladus 관측은 GTO(Guaranteed Time Observation) 1250 프로그램에 따라 완료되었으며, 이 프로그램의 초기 목표는 특정 과학 분야에서 Webb의 능력을 입증하고 향후 연구를 위한 길을 닦는 것입니다.

Webb 학제 간 과학자이자 GTO 프로그램 리더 인 천문학 연구를위한 대학 협회의 Heidi Hamel이 말했습니다.

팀의 연구 결과는 최근에 게재하도록 승인되었습니다. 자연 천문학 5월 17일.

참조: G.L. Villanueva, HB Hammel, SN Milam, V. Kofman, S. Faggi, CR의 “JWST 분자 매핑 및 엔셀라두스의 토러스를 공급하는 물기둥의 특성화”
Glein, R. Cartwright, L. Roth, KP Hand, L. Paganini, J. Spencer, J. Stansberry, B. Holler, N. Rowe-Gurney, S. Protopapa, G. Strazzulla, G. Liuzzi, G. Cruz – 메르미, 모하메드 엘 모타마드, 모하메드 헤드만, K. 종교적, 수용 가능, 자연 천문학.
PDF

세계 최고의 우주 과학 관측소인 James Webb 우주 망원경은 우리 태양계의 미스터리를 풀고 다른 별 주변의 먼 세계를 바라보며 신비한 구조와 우주의 기원 및 그 안의 우리 위치를 조사할 것입니다. Webb은 NASA가 파트너인 ESA와 함께 주도하는 국제 프로그램입니다.유럽 ​​우주국) 및 CSA(캐나다 우주국).

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