Záhada hádanky o gigantickom plynovom gigantovi severnom a južnom svetle bola vyriešená.

Planetárni astronómovia spojili merania uskutočnené sondou Juno obiehajúcou okolo Jupiteru NASA s údajmi z misie ESA (Európskej vesmírnej agentúry) na obežnej dráhe XMM-Newton, aby rozlúštili 40 rokov starú záhadu o pôvode neobvyklého planéty X- ray auroras. kupujúci. Prvýkrát videli celý mechanizmus v akcii: elektricky nabité atómy alebo ióny zodpovedné za röntgenové lúče „surfujú“ elektromagnetickými vlnami v magnetickom poli Jupitera dole do atmosféry plynného obra.

Článok o štúdii bol publikovaný 9. júla 2021 v časopise vedecký pokrok.

Polárna žiara bola detegovaná na siedmich planétach našej slnečnej sústavy. Niektoré z týchto svetelných šou sú viditeľné pre ľudské oko; Iné generujú vlnové dĺžky svetla, ktoré môžeme vidieť iba pomocou špecializovaných ďalekohľadov. Kratšie vlnové dĺžky vyžadujú na výrobu viac energie. Jupiter má najsilnejšiu polárnu žiaru v slnečnej sústave a je jediný t

Planetárnych astronómov fascinovali polárne röntgenové emisie Jupitera od jeho objavu pred štyrmi desaťročiami, pretože nebolo okamžite jasné, ako sa generuje energia potrebná na ich výrobu. Vedeli, že tieto náhle jovianske severné a južné svetlá boli spôsobené zrážkou iónov v atmosfére Jupitera. Vedci ale doteraz netušili, ako sa ióny zodpovedné za zobrazovanie röntgenového svetla dostali do atmosféry vôbec.

Na Zemi sa polárne žiary zvyčajne objavujú iba v páse obklopujúcom magnetické póly medzi 65 a 80 stupňami zemepisnej šírky. Po 80 stupňoch aurorálna emisia zmizne, pretože čiary magnetického poľa opúšťajú Zem a spájajú sa s magnetickým poľom v slnečnom vetre, čo je nepretržitý tok elektricky nabitých častíc vyvrhovaných Slnkom. Hovorí sa im otvorené siločiary a na konvenčnom obrázku by sa tiež neočakávalo, že vyššie zemepisné šírky Jupitera a Saturnu budú emitovať veľké polárne žiary.

Jupiterova röntgenová polárna žiara je však iná. Nachádzajú sa smerom k pólu z hlavného a pulzujúceho polárneho pásu a tie na severnom póle sa často líšia od tých na južnom póle. Toto sú typické znaky uzavretého magnetického poľa, kde línia magnetického poľa vychádza z planéty na jednom póle a znovu sa spája s planétou na druhom póle. Všetky planéty s magnetickými poľami majú zložky otvoreného aj uzavretého poľa.

Vedci, ktorí tento fenomén študovali, sa obrátili k počítačovým simuláciám a zistili, že pulzujúce röntgenové polárne žiarenia môžu byť spojené s uzavretými magnetickými poľami, ktoré sa vytvárajú vo vnútri Jupitera a potom pred návratom rozšíria milióny kilometrov do vesmíru. Ako je však možné dokázať, že tento model je použiteľný?

Autori štúdie sa zamerali na údaje získané spoločnosťou Juno a XMM-Newton od 16. do 17. júla 2017. Počas dvojdňového obdobia spoločnosť XMM-Newton pozorovala Jupitera nepretržite po dobu 26 hodín a sledovala röntgenové polárne žiary pulzujúce každých 27 minút.

Juno súčasne cestovalo medzi 62 ​​a 68 polomermi Jupitera (asi 2,8 až 3 milióny míľ alebo 4,4 až 4,8 milióna km) nad oblasťou pred úsvitom. To bola presne oblasť, ktorú simulácie tímu navrhli ako dôležitú pre odpaľovanie impulzov, preto vyhľadali údaje Juno o akýchkoľvek magnetických procesoch prebiehajúcich rovnakou rýchlosťou.

Zistili, že kolísanie Jupiterovho magnetického poľa spôsobilo röntgenové pulzácie polárnej žiary. Častice slnečného vetra priamo zasahujú vonkajšie hranice magnetického poľa a stláčajú sa. Tieto kompresie zohrievajú ióny zachytené v obrovskom magnetickom poli Jupitera, ktoré je milióny kilometrov vzdialené od atmosféry planéty.

To vedie k vzniku javu nazývaného vlny elektromagnetického iónového cyklotronu (EMIC), pri ktorom sú častice vedené pozdĺž siločiar. Ióny, vedené poľom, jazdia na vlne EMIC cez milióny kilometrov vesmíru, nakoniec zasiahnu atmosféru planéty a uvoľnia röntgenovú polárnu žiaru.

„To, čo vidíme v dátach Juno, je tento krásny reťazec udalostí. Vidíme, že dochádza ku kompresii, vidíme, ako EMIC vlna odchádza, vidíme ióny a potom vidíme pulz iónov putujúcich pozdĺž siločiary,“ uviedol William Dunn z Mullard Space Science Laboratory, University College London a kolegovia. – autor novín. „Potom XMM po niekoľkých minútach uvidí záblesk röntgenových lúčov.“

Teraz, keď je chýbajúca časť procesu identifikovaná prvýkrát, otvára množstvo možností, ktoré je možné následne študovať. Napríklad na Jupiteri je magnetické pole naplnené iónmi síry a kyslíka emitovanými sopkami na mesiaci Io. Na Saturne mesiac Enceladus chrlí vodu do vesmíru a napĺňa magnetické pole Saturna iónmi vodnej skupiny.

Ďalšie informácie o tomto objave nájdete v časti Vedci riešia 40-ročnú záhadu na Jupiteri pomocou úžasne silných röntgenových lúčov polárnej žiary.

Odkaz: „Zistenie zdroja polárnych lúčov Jupitera“ autormi Zhonghua Yao, William R. Dunn, Emma E. Woodfield, George Clark, Barry H. Mauk, Robert W. Ebert, Denis Grodent, Bertrand Bonfond, Dongxiao Pan , Jonathan Ray, Benpin Ni, Ruilong Joe, Gratzilla Brandoardi-Remont, Avelia de Wibisono, Pedro Rodriguez, Stavros Cotsiaros, Jean Uwe Ness, Frederic Allegrini, William S. Kurt, nar. Randall Gladstone, Ralph Kraft, Ali H. Solomon, Harry Manners, Ravindra T. Desai a Scott J. Bolton, 9. júla 2021, vedecký pokrok.
DOI: 10.1126 / sciadv.abf0851

Viac o misii

Jet Propulsion Laboratory, divízia Kalifornského technologického inštitútu v Pasadene v Kalifornii, riadi misiu Juno pre hlavného vyšetrovateľa Scotta J. Boltona z Juhozápadného výskumného ústavu v San Antoniu. Juno je súčasťou programu New Frontiers Programme NASA, ktorý je riadený v Marshallovom vesmírnom letovom stredisku NASA v Huntsville v Alabame pre riaditeľstvo agentúry Science Mission vo Washingtone. Vesmír Lockheed Martin v Denveri zostrojil a prevádzkoval kozmickú loď.