مشتری میدان مغناطیسی شگفت‌انگیز و زیاد قدرتمندی دارد؛ آن‌قدر قوی که میدان مغناطیسی زمین در برابر آن همانند آهن‌ربای یخچال به‌نظر می‌رسد. این میدان ۲۰ هزار برابر میدان مغناطیسی زمین قوت دارد و مسئول تشکیل نمایش‌های خیره‌کننده‌ای از شفق‌های قطبی است که از پرتو ایکس تا فروسرخ می‌درخشند. اما هم‌اکنون، در طیف فروسرخ، رازهای تازه‌ای پدیدار شده‌اند.

پژوهشگران با منفعت گیری از تلسکوپ‌های فضایی جیمز وب (JWST) و «هابل» به مطالعه اتفاق‌های شفقی در مشتری پرداخته‌اند. تلسکوپ هابل توانایی دیدن در نور مرئی و فرابنفش را دارد و به رویدادهای پرانرژی‌تر نگاه می‌کند. در روبه رو، جیمز وب که تلسکوپی فروسرخ است، حساسیت بسیار‌ای دارد و می‌تواند رصدهایی انجام دهد که هیچ ابزار فرد دیگر قبلاً قادر به انجامشان نبوده است.

تیم تحقیق تمرکز خود را بر تابش خاصی از یون تری‌هیدروژن (H₃⁺) گذاشت. این یون که از سه اتم هیدروژن پیوندی راه اندازی شده و یک الکترون خود را از دست داده، یکی از زیاد‌ترین یون‌های جهان محسوب می‌بشود. شواهد تازه نشان داده‌اند که این یون بیشتر از آنچه قبلاً فکر می‌شد، در فضا وجود دارد.

یون تری‌هیدروژن در کشف فرد دیگر نیز نقش کلیدی داشته است: شفق‌های قطبی مرموز نپتون که بعد از ۳۶ سال مجدد شناسایی شدند. در مشتری، این یون به‌گفتن یکی از آشکارسازهای احتمالی «ماده تاریک» نیز نقل شده، اما در این پژوهش، به‌گفتن شاخصی برای بازدید تغییرات شفق‌های قطبی مورد منفعت گیری قرار گرفته است. نتیجه شگفت‌آور می بود و نشان داد که این شفق‌ها زیاد سریع تر از آنچه پیش‌تر فکر می‌شد، تحول می‌کنند. داده‌های به‌دست‌آمده در ۲۵ دسامبر ۲۰۲۳ نقش حیاتی در این کشف داشتند.

«جاناتان نیکولز»، نویسنده مهم مقاله از دانشگاه لستر، در بیانیه‌ای با اشاره جمع‌آوری داده‌ها در ۲۳ دسامبر ۲۰۲۳، او گفت: «این واقعاً هدیه‌ای بسیار برای کریسمس می بود و مرا به شدت شگفت‌زده کرد! ما انتظار داشتیم تغییرات شفق‌ها را به‌صورت کند و تدریجی ببینیم، برای مثالً در بازه‌ای نزدیک به یک ربع ساعت. اما چیزی که دیدیم، منطقه کامل شفق می بود که با نور می‌درخشید و فوران می‌کرد، بعضی اوقات حتی در هر ثانیه تحول می‌کرد.»

کشف تازه به‌تنهایی برای فهمیدن دینامیک شفق‌های مشتری زیاد مهم است، اما این تغییرات غیرمنتظره تنها مسئله گیج‌کننده در این مشاهدات نبودند. پژوهشگران این چنین به یک ناسازگاری بین سیگنال تلسکوپ جیمز وب و تلسکوپ هابل برخوردند: درخشان‌ترین شفق فروسرخ هیچ معادلی در نور فرابنفش ندارد.

بااین‌حال، تا این مدت دقیقاً اشکار نیست چه اتفاقی در حال وقوع است. مگنتوسفر (میدان مغناطیسی فضایی) مشتری ساختاری زیاد پیچیده و عظیم است. این میدان تا طول ۷ میلیون کیلومتر در جهت خورشید امتداد دارد و در جهت ناموافق، تقریباً به مدار زحل می‌رسد. پژوهش‌های تازه نشان داده‌اند که طوفان‌های خورشیدی می‌توانند آن را فشرده کنند و علتافزایش شدید دما در نواحی گسترده‌ای از سیاره شوند.

مطالعه تازه در نشریه «نیچر کامیونیکیشنز» انتشار شده است.