W 2017 roku przez okres ponad siedmiu miesięcy Kosmiczny Teleskop Hubble’a wykonał zdjęcia zorzy polarnej nad północnym biegunem Saturna. Obserwacje zostały zarejestrowane przed i po letnim przesileniu na północnej części gazowego giganta. Te warunki zapewniły najlepsze warunki do obserwowania zorzy teleskopowi.

Ziemskie zorze powstają głównie poprzez wpływ wiatru słonecznego, czyli rozpędzonych cząsteczek emitowanych przez Słońce. Gdy strumień tych naładowanych elektrycznie cząsteczek zbliży się do naszej planety, zaczyna oddziaływać z ziemskim polem magnetycznym. Zachowuje się ono jak wielka tarcza chroniąca Ziemię. Jednak ochrona ta nie jest stuprocentowa. Zdarza się, że cząsteczki wiatru słonecznego zostaną uwięzione w polu magnetycznym. Zmieniają one wtedy swój kierunek ruchu i poruszają się wzdłuż linii pola magnetycznego. Reagują one z atomami tlenu i azotu, czego efekty widzimy obserwując migoczące kolorowe światła zorzy.

Zdjęcie jest złożeniem obserwacji w zakresie światła widzialnego wykonanych na początku 2018 roku oraz obrazu zorzy wykonanego w ultrafiolecie w 2017 roku. Pozwala ono uświadomić sobie, jak wielkie są rozmiary saturniańskiej zorzy.

Nie jest to zjawisko zachodzące wyłącznie na Ziemi. Na innych planetach w Układzie Słonecznym również zaobserwowano podobne zorze. Wśród powyższych znajdują się też gazowe giganty. Ich atmosfera składa się głównie z wodoru, zupełnie odmiennie niż ziemska, w której jest go bardzo niewiele – zorze Saturna (ze względu właśnie na skład jego atmosfery) najkorzystniej obserwuje się w ultrafiolecie. Jest to niestety zakres fal elektromagnetycznych możliwy do obserwacji jedynie z kosmosu. Dlatego do badań użyto właśnie teleskopu Hubble’a.

Kosmiczny Teleskop Hubble’a pozwolił naukowcom badać zachowanie zorzy przez dłuższy czas. Obserwacje te połączone zostały z finałem misji Cassini. Sonda pod koniec swojego działania równocześnie z teleskopem badała regiony występowania zorzy. Dane zebrane w ramach tych pomiarów sprawiły, że nasza wiedza na temat największej magnetosfery w Układzie Słonecznym znacząco się powiększyła.

Na powyższym filmie zarejestrowanym w 2017 roku widać nieregularność i niestabilność zorzy (Źródło: ESA/Hubble, NASA & L. Lamy (Observatoire de Paris).

Otrzymane obrazy pokazują bogatą różnorodność i dużą zmienność emisji. Jest ona powodowana zarówno przez wiatr słoneczny, jak i krótki okres obrotu Saturna wokół własnej osi (trwa on około 11 godzin). Ponadto, w zmienności zorzy można zauważyć dwa wyraźne pojaśnienia. Jedno o świcie, drugie tuż przed północą.

Teleskop obserwował zorze już w przeszłości. W 2004 roku badał je przez krótki okres, zaraz po południowym przesileniu. 5 lat później teleskop miał rzadką okazję zobaczyć Saturna, podczas gdy jego pierścienie znajdowały się w tej samej płaszczyźnie. To pozwoliło Hubble’owi zarejestrować i zbadać zorze na obu biegunach równocześnie.

Autor

Maria Puciata-Mroczynska