นักวิทยาศาสตร์อวกาศที่มหาวิทยาลัยเลสเตอร์ทำงานร่วมกับเพื่อนร่วมงานจากองค์การอวกาศญี่ปุ่น (JAXA), มหาวิทยาลัยบอสตัน, ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซ่าและสถาบันเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารแห่งชาติ (NICT) เพื่อเปิดเผยกลไกเบื้องหลังความร้อนในบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี

ด้วยการใช้ข้อมูลจากหอดูดาวเค็กในฮาวาย นักดาราศาสตร์ได้สร้างแผนที่ชั้นบรรยากาศชั้นบนของดาวก๊าซยักษ์ที่มีรายละเอียดมากที่สุดแต่เป็นไปทั่วโลก ซึ่งยืนยันเป็นครั้งแรกว่าแสงออโรร่าอันทรงพลังของดาวพฤหัสบดีมีหน้าที่ส่งความร้อนไปทั่วทั้งโลก

Dr James O"Donoghue เป็นนักวิจัยที่ JAXA และสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกที่ Leicester และเป็นผู้เขียนนำรายงานการวิจัย เขาพูดว่า:

"ในตอนแรก เราเริ่มพยายามสร้างแผนที่ความร้อนทั่วโลกของบรรยากาศชั้นบนสุดของดาวพฤหัสบดีที่มหาวิทยาลัยเลสเตอร์ สัญญาณไม่สว่างพอที่จะเปิดเผยสิ่งใดนอกบริเวณขั้วโลกของดาวพฤหัสบดีในขณะนั้น แต่ด้วยบทเรียนที่ได้เรียนรู้จากงานนั้น เราก็ทำได้ รักษาเวลาไว้กับกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดและแข่งขันได้มากที่สุดแห่งหนึ่งในโลกในอีกไม่กี่ปีต่อมา

"โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ Keck เราสร้างแผนที่อุณหภูมิที่มีรายละเอียดพิเศษ เราพบว่าอุณหภูมิเริ่มต้นสูงมากภายในแสงออโรร่า ตามที่คาดไว้จากงานก่อนหน้านี้ แต่ตอนนี้เราสามารถสังเกตได้ว่าแสงออโรร่าของดาวพฤหัสบดีแม้จะกินพื้นที่น้อยกว่า 10% โลกดูเหมือนจะร้อนขึ้นทั้งตัว

"งานวิจัยชิ้นนี้เริ่มต้นที่เมืองเลสเตอร์และดำเนินการต่อที่มหาวิทยาลัยบอสตันและ NASA ก่อนที่จะสิ้นสุดที่ JAXA ในญี่ปุ่น ผู้ทำงานร่วมกันจากแต่ละทวีปที่ทำงานร่วมกันทำให้การศึกษานี้ประสบความสำเร็จ รวมกับข้อมูลจากยานอวกาศ Juno ของ NASA ที่โคจรรอบดาวพฤหัสบดีและยานอวกาศ Hisaki ของ JAXA ซึ่งเป็นหอดูดาว ในที่ว่าง."

Dr Tom Stallard และ Dr Henrik Melin ต่างก็เป็นส่วนหนึ่งของ School of Physics and Astronomy ที่ University of Leicester ดร. Stallard กล่าวเสริม:

"มีปริศนามาช้านานในชั้นบรรยากาศบาง ๆ ที่ด้านบนสุดของดาวเคราะห์ยักษ์ทุกดวงภายในระบบสุริยะของเรา ภารกิจอวกาศของดาวพฤหัสบดีทุกภารกิจ รวมถึงการสังเกตจากภาคพื้นดิน ในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา เราได้ตรวจวัดความสม่ำเสมอของ อุณหภูมิเส้นศูนย์สูตรร้อนเกินไป

""วิกฤตพลังงาน" นี้เป็นปัญหาที่มีมายาวนาน - โมเดลไม่สามารถจำลองความร้อนจากแสงออโรร่าได้อย่างถูกต้อง หรือมีแหล่งความร้อนอื่นๆ ที่ไม่รู้จักใกล้เส้นศูนย์สูตรหรือไม่

"เอกสารนี้อธิบายว่าเราได้ทำแผนที่ภูมิภาคนี้อย่างไรในรายละเอียดที่ไม่เคยปรากฏมาก่อน และแสดงให้เห็นว่าที่ดาวพฤหัสบดี ความร้อนในเส้นศูนย์สูตรมีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับการให้ความร้อนจากแสงออโรร่า"

ออโรราเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคที่มีประจุจับอยู่ในสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ เกลียวตามแนวสนามเหล่านี้มุ่งสู่ขั้วแม่เหล็กของดาวเคราะห์ กระทบกับอะตอมและโมเลกุลในชั้นบรรยากาศเพื่อปล่อยแสงและพลังงาน

บนโลกนี้นำไปสู่การแสดงแสงที่มีลักษณะเฉพาะซึ่งก่อให้เกิดออโรราและออสเตรลิส ที่ดาวพฤหัสบดี วัสดุที่พ่นออกมาจากดวงจันทร์ภูเขาไฟ Io นำไปสู่แสงออโรราที่ทรงพลังที่สุดในระบบสุริยะและความร้อนมหาศาลในบริเวณขั้วโลกของโลก

แม้ว่าแสงออโรร่าของ Jovian จะเป็นตัวเลือกหลักในการให้ความร้อนแก่ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์มานานแล้ว แต่การสังเกตการณ์ก่อนหน้านี้ก็ไม่สามารถยืนยันหรือปฏิเสธสิ่งนี้ได้จนถึงขณะนี้

แผนที่ก่อนหน้านี้ของอุณหภูมิบรรยากาศชั้นบนใช้ภาพที่ประกอบด้วยพิกเซลเพียงไม่กี่พิกเซลเท่านั้น ความละเอียดนี้ยังไม่เพียงพอที่จะเห็นการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิทั่วทั้งโลก โดยให้เบาะแสเล็กน้อยเกี่ยวกับที่มาของความร้อนที่เพิ่มขึ้น

นักวิจัยได้สร้างแผนที่ห้าแผนที่ของอุณหภูมิบรรยากาศที่ความละเอียดเชิงพื้นที่ที่แตกต่างกัน โดยแผนที่ความละเอียดสูงสุดแสดงการวัดอุณหภูมิเฉลี่ยสำหรับ "สูง" สององศาลองจิจูดสององศา "กว้าง" ละติจูดสององศา

ทีมสำรวจจุดข้อมูลแต่ละจุดมากกว่า 10,000 จุด เฉพาะจุดแผนที่ที่มีความไม่แน่นอนน้อยกว่าร้อยละห้า

แบบจำลองบรรยากาศของก๊าซยักษ์แนะนำว่าพวกมันทำงานเหมือนตู้เย็นขนาดยักษ์ โดยใช้พลังงานความร้อนจากเส้นศูนย์สูตรไปทางขั้ว และสะสมในบรรยากาศชั้นล่างในบริเวณขั้วเหล่านี้

การค้นพบใหม่เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าแสงออโรร่าที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วอาจขับคลื่นพลังงานต้านกระแสที่ขั้วโลก ทำให้ความร้อนไปถึงเส้นศูนย์สูตร

การสังเกตยังแสดงให้เห็นบริเวณความร้อนเฉพาะที่ในบริเวณใต้แสงออโรร่าที่สามารถตีความได้ว่าเป็นคลื่นจำกัดของการกระจายความร้อนที่เส้นศูนย์สูตร ซึ่งสามารถตีความได้ว่าเป็นหลักฐานของกระบวนการที่ขับเคลื่อนการถ่ายเทความร้อน

การวิจัยดาวเคราะห์ที่มหาวิทยาลัยเลสเตอร์ครอบคลุมความกว้างของระบบ Jovian ตั้งแต่สนามแม่เหล็กและบรรยากาศของดาวเคราะห์ ไปจนถึงกลุ่มดาวเทียมที่หลากหลาย

นักวิจัยของ Leicester เป็นสมาชิกของภารกิจ Juno ซึ่งประกอบด้วยทีมนักดาราศาสตร์ระดับโลกที่สังเกตการณ์ดาวเคราะห์ยักษ์ และเป็นผู้นำในการสังเกตการณ์ดาวพฤหัสบดีจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ James Webb ที่กำลังจะมีขึ้น เลสเตอร์ยังมีบทบาทสำคัญในด้านวิทยาศาสตร์และเครื่องมือในยานจูปิเตอร์ ไอซี่ มูนส์ เอ็กซ์พลอเรอร์ (JUICE) ขององค์การอวกาศยุโรป (ESA) ซึ่งจะเปิดตัวในปี 2565