Lua de Júpiter, Io, fotografada pelo SHARK-VIS em 10 de janeiro de 2024. Esta é a imagem de Io de maior resolução já obtida por um telescópio baseado na Terra. A imagem combina três bandas espectrais — infravermelha, vermelha e amarela — para destacar o anel avermelhado em torno do vulcão Pele (abaixo e à direita do centro da lua) e o anel branco em torno de Pillan Patera, à direita de Pele. Crédito: INAF/Large Binocular Telescope Observatory/Georgia State University; Observações da banda IRV por SHARK-VIS/F. Pedichini; processamento por D. Hope, S. Jefferies, G. Li Causi
Astrônomos capturaram um evento vulcânico em JúpiterA lua Io, do Sol, com uma resolução nunca antes alcançada com observações baseadas na Terra, avançando a nossa compreensão dos processos vulcânicos em todo o sistema solar.
Novas imagens da lua Io, repleta de vulcões de Júpiter, obtidas pelo Grande Telescópio Binocular no Monte Graham, no Arizona, oferecem a mais alta resolução de Io já alcançada com um instrumento baseado na Terra. As observações foram possíveis graças a um novo instrumento de imagem óptica de alto contraste, denominado SHARK-VIS, e ao sistema de óptica adaptativa do telescópio, que compensa o desfoque induzido pela turbulência atmosférica.
Detalhes sem precedentes revelados
As imagens, que serão publicadas na revista Cartas de Pesquisa Geofísica, revelam características de superfície tão pequenas como 80 quilómetros de diâmetro, uma resolução espacial que até agora só tinha sido alcançada com naves espaciais enviadas para Júpiter. Isso equivale a tirar uma foto de um objeto do tamanho de uma moeda de dez centavos a 160 quilômetros de distância, de acordo com a equipe de pesquisa.
O SHARK-VIS permitiu aos investigadores identificar um grande evento de recapeamento em torno de Pele, um dos vulcões mais proeminentes de Io. De acordo com o primeiro autor do artigo, Al Conrad, as erupções em Io, o corpo mais vulcanicamente ativo do sistema solar, superam os seus contemporâneos na Terra.
O Interferômetro do Grande Telescópio Binocular, ou LBTI, é um instrumento terrestre que conecta dois telescópios de classe de 8 metros no Monte Graham, no Arizona, para formar o maior telescópio de montagem única do mundo. O interferômetro foi projetado para detectar e estudar estrelas e planetas fora do nosso sistema solar. Créditos: NASA/JPL-Caltech
Insights vulcânicos de Io
“Io, portanto, apresenta uma oportunidade única para aprender sobre as poderosas erupções que ajudaram a moldar as superfícies da Terra e da Lua nos seus passados distantes”, disse Conrad, cientista associado da equipe do Observatório do Grande Telescópio Binocular. O Grande Telescópio Binocular, ou LBT, faz parte do Observatório Internacional Monte Grahamuma divisão da Universidade do Arizona Observatório Steward.
Conrad acrescentou que estudos como este ajudarão os investigadores a compreender porque é que alguns mundos do sistema solar são vulcânicos, mas outros não. Eles também poderão algum dia lançar luz sobre mundos vulcânicos em exoplaneta sistemas em torno de estrelas próximas.
Dinâmica Gravitacional e Vulcanismo
Um pouco maior que a lua da Terra, Io é a mais interna das luas galileanas de Júpiter, que além de Io incluem Europa, Ganimedes e Calisto. Presa num “cabo de guerra” gravitacional entre Júpiter, Europa e Ganimedes, Io está constantemente a ser comprimida, levando à acumulação de calor friccional no seu interior – que se acredita ser a causa da sua atividade vulcânica sustentada e generalizada.
Ao monitorizar as erupções na superfície de Io, os cientistas esperam obter informações sobre o movimento do material impulsionado pelo calor sob a superfície da lua, a sua estrutura interna e, em última análise, sobre o mecanismo de aquecimento das marés responsável pelo intenso vulcanismo de Io.
Um corte transversal da crosta de Io representando a compreensão atual dos cientistas sobre os processos geológicos e químicos que esculpem a superfície e produzem a atmosfera lunar. À esquerda está uma pluma e um anel vermelho de enxofre semelhante ao gerado pelo lago de lava Pele. Falhas na litosfera predominantemente fria atuam como caminhos para que o magma de silicato rico em enxofre atinja a superfície. O interior de Io é aquecido pela fricção causada pelos puxões gravitacionais de Júpiter e duas de suas luas, Europa e Ganimedes, que geram magma derretido. Crédito: de Pater et al., 2021, Annual Reviews, baseado em uma figura de Doug Beckner, James Tuttle Keane, Ashley Davies
Contexto Histórico e Descobertas Recentes
A atividade vulcânica de Io foi descoberta pela primeira vez em 1979, quando Linda Morabito, engenheira da NASAA missão Voyager da NASA, avistou uma pluma de erupção numa das imagens tiradas pela sonda durante o seu famoso “Grand Tour” pelos planetas exteriores. Desde então, foram feitas inúmeras observações que documentam a natureza inquieta de Io, tanto a partir de telescópios espaciais como terrestres.
A coautora do estudo, Ashley Davies, cientista principal do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (JPL), disse que a nova imagem obtida pelo SHARK-VIS é tão rica em detalhes que permitiu à equipe identificar um grande evento de recapeamento no qual a pluma se deposita em torno de um vulcão proeminente conhecido como Pele, localizado no hemisfério sul de Io, perto do equador. , está sendo coberto por depósitos de erupção de Pillan Patera, um vulcão vizinho. Uma sequência de erupção semelhante foi observada pela sonda Galileo da NASA, que explorou o sistema de Júpiter entre 1995 e 2003.
Avanços tecnológicos em observações baseadas na Terra
“Interpretamos as mudanças como depósitos de lava escura e depósitos de dióxido de enxofre branco originados de uma erupção em Pillan Patera, que cobrem parcialmente o depósito de plumas vermelhas e ricas em enxofre de Pele”, disse Davies. “Antes do SHARK-VIS, tais eventos de ressurgimento eram impossíveis de observar a partir da Terra.”
Embora as imagens do telescópio no infravermelho possam detectar pontos quentes causados por erupções vulcânicas em curso, elas não são nítidas o suficiente para revelar detalhes da superfície e identificar inequivocamente os locais das erupções, explicou o co-autor Imke de Pater, professor emérito de astronomia na Universidade de Califórnia – Berkeley.
“Imagens mais nítidas em comprimentos de onda visíveis, como as fornecidas pelo SHARK-VIS e LBT, são essenciais para identificar locais de erupções e mudanças superficiais não detectáveis no infravermelho, como novos depósitos de plumas”, disse de Pater, acrescentando que as observações de luz visível fornecem aos pesquisadores com contexto vital para a interpretação de observações infravermelhas, incluindo aquelas de naves espaciais como a Juno, que atualmente orbita Júpiter.
Avanços Tecnológicos na Astronomia Observacional
O SHARK-VIS foi construído pelo Instituto Nacional Italiano de Astrofísica no Observatório Astronômico de Roma e é gerenciado por uma equipe liderada pelo investigador principal Fernando Pedichini, auxiliado pelo gerente do projeto Roberto Piazzesi. Em 2023, foi instalado, juntamente com o seu instrumento complementar de infravermelho próximo SHARK-NIR, no LBT para aproveitar ao máximo o excelente sistema de óptica adaptativa do telescópio. O instrumento abriga uma câmera rápida e de ruído ultrabaixo que permite observar o céu no modo de “imagem rápida”, capturando imagens em câmera lenta que congelam as distorções ópticas causadas pela turbulência atmosférica e pós-processar dados para um nível sem precedentes. nitidez.
Gianluca Li Causi, gerente de processamento de dados do SHARK-VIS no Instituto Nacional Italiano de Astrofísica, explicou como funciona: “Processamos nossos dados no computador para remover qualquer vestígio da pegada eletrônica do sensor. Em seguida, selecionamos os melhores quadros e os combinamos usando um pacote de software altamente eficiente chamado Kraken, desenvolvido pelos nossos colegas Douglas Hope e Stuart Jefferies da Georgia State University. Kraken nos permite remover efeitos atmosféricos, revelando Io com uma nitidez incrível.”
Perspectivas Futuras na Observação do Sistema Solar
O cientista do instrumento SHARK-VIS, Simone Antoniucci, disse que prevê que novas observações serão feitas de objetos em todo o sistema solar.
“A visão aguçada do SHARK-VIS é particularmente adequada para observar as superfícies de muitos corpos do sistema solar, não apenas as luas de planetas gigantes, mas também asteróides”, disse ele. “Já observamos alguns deles, com os dados atualmente sendo analisados, e planejamos observar mais.”
