Die pers kleure in hierdie prent wys X-straal-emissies van Jupiter se auroras, wat in 2007 deur NASA se Chandra-ruimteteleskoop opgespoor is. Hulle is oorgetrek op 'n beeld van Jupiter wat deur NASA se Hubble-ruimteteleskoop geneem is. Jupiter is die enigste gasreusplaneet waar wetenskaplikes X-straal-auroras opgespoor het. Krediet: (X-straal) NASA/CXC/SwRI/R.Gladstone et al.; (Opties) NASA/ESA/Hubble Heritage (AURA/STScI)
’n Legkaart oor die gasreus se intense noordelike en suidelike ligte is ontsyfer.
Planetêre sterrekundiges het metings gekombineer wat geneem is deur NASA se Juno-ruimtetuig wat om Jupiter wentel, met data van ESA (die Europese Ruimte-agentskap) se XMM-Newton-sending om die aarde om die aarde te wentel, om ’n 40 jaar oue raaisel oor die oorsprong van Jupiter se ongewone X-straal-auroras op te los. Vir die eerste keer het hulle die hele meganisme aan die werk gesien: Die elektries gelaaide atome, of ione, wat vir die X-strale verantwoordelik is, “surf” elektromagnetiese golwe in Jupiter se magnetiese veld tot in die gasreus se atmosfeer.
'n Referaat oor die studie is op 9 Julie 2021 in die joernaal gepubliseer Wetenskap Voorskotte.
Auroras is op sewe planete in ons sonnestelsel opgespoor. Sommige van hierdie ligvertonings is sigbaar vir die menslike oog; ander genereer golflengtes van lig wat ons net met gespesialiseerde teleskope kan sien. Korter golflengtes vereis meer energie om te produseer. Jupiter het die kragtigste auroras in die sonnestelsel en is die enigste van t
Planetêre sterrekundiges is sedert sy ontdekking vier dekades gelede gefassineer met Jupiter se X-straal-emissie, omdat dit nie onmiddellik duidelik was hoe die energie wat nodig is om dit te produseer, opgewek word nie. Hulle het geweet dat hierdie verrassende Joviese noordelike en suidelike ligte veroorsaak word deur ione wat in Jupiter se atmosfeer neerstort. Maar tot nou toe het wetenskaplikes geen idee gehad hoe die ione wat verantwoordelik is vir die X-straalligvertoning in die eerste plek by die atmosfeer kan uitkom nie.
Op Aarde is auroras gewoonlik slegs sigbaar in 'n gordel wat die magnetiese pole omring, tussen 65 en 80 grade breedtegraad. Meer as 80 grade verdwyn aurorale emissie omdat die magnetiese veldlyne die aarde verlaat en verbind word met die magnetiese veld in die sonwind, wat die konstante vloed van elektries gelaaide deeltjies is wat deur die Son uitgestoot word. Dit word oopveldlyne genoem, en in die tradisionele prentjie word verwag dat Jupiter en Saturnus se hoë-breedtegraad poolstreke ook nie aansienlike auroras sal uitstraal nie.
Jupiter se X-straal auroras verskil egter. Hulle bestaan poolwaarts van die hoofheldergordel en pulseer, en dié by die noordpool verskil dikwels van dié by die suidpool. Dit is tipiese kenmerke van 'n geslote magnetiese veld, waar die magneetveldlyn die planeet by een pool verlaat en weer met die planeet by die ander pool verbind. Alle planete met magnetiese velde het beide oop en geslote veldkomponente.
Wetenskaplikes wat die verskynsels bestudeer het, het hulle tot rekenaarsimulasies gewend en gevind dat die polsende X-straal-auroras gekoppel kan word aan geslote magnetiese velde wat binne Jupiter gegenereer word en dan miljoene kilometers die ruimte in strek voordat hulle terugdraai. Maar hoe om te bewys dat die model lewensvatbaar was?
Die studie-outeurs het hulle gewend na data wat beide Juno en XMM-Newton verkry het van 16 tot 17 Julie 2017. Gedurende die twee dae lange tydperk het XMM-Newton Jupiter vir 26 uur aaneenlopend waargeneem en gesien hoe X-straal-aurora elke 27 minute pols.
Terselfdertyd het Juno tussen 62 en 68 Jupiter-radiusse (sowat 2.8 tot 3 miljoen myl, of 4.4 tot 4.8 miljoen kilometer) bokant die planeet se voor-dagbreekgebied gereis. Dit was presies die streek wat die span se simulasies voorgestel het belangrik was om die pulsasies te aktiveer, so hulle het die Juno-data gesoek vir enige magnetiese prosesse wat teen dieselfde tempo plaasvind.
Hulle het gevind dat fluktuasies van Jupiter se magneetveld die pulserende X-straal-auroras veroorsaak het. Die buitenste grens van die magneetveld word direk deur die deeltjies van die sonwind getref en saamgepers. Hierdie kompressies verhit ione wat vasgevang is in Jupiter se uitgebreide magneetveld, wat miljoene kilometers van die planeet se atmosfeer af is.
Dit veroorsaak 'n verskynsel genaamd elektromagnetiese ioonsiklotron (EMIC) golwe, waarin die deeltjies langs die veldlyne gerig word. Gelei deur die veld, ry die ione die EMIC-golf oor miljoene kilometers van die ruimte, en slaan uiteindelik in die planeet se atmosfeer en veroorsaak die X-straal-auroras.
“Wat ons in die Juno-data sien, is hierdie pragtige reeks gebeure. Ons sien die kompressie gebeur, ons sien die EMIC-golf geaktiveer, ons sien die ione, en dan sien ons 'n pols van ione wat langs die veldlyn beweeg,” het William Dunn van die Mullard Space Science Laboratory, University College London, en 'n mede gesê. -skrywer van die referaat. "Dan, 'n paar minute later, sien XMM 'n sarsie X-strale."
Noudat die ontbrekende deel van die proses vir die eerste keer geïdentifiseer is, maak dit 'n magdom moontlikhede oop vir waar dit volgende bestudeer kan word. Byvoorbeeld, by Jupiter is die magneetveld gevul met swael en suurstofione wat deur die vulkane op die maan Io vrygestel word. By Saturnus straal die maan Enceladus water na die ruimte en vul Saturnus se magneetveld met watergroepione.
Vir meer oor hierdie ontdekking, sien Wetenskaplikes Los 40-jarige raaisel op oor Jupiter se skouspelagtig kragtige X-straal Aurora.
Verwysing: “Openbaring van die bron van Jupiter se x-straal aurorale fakkels” deur Zhonghua Yao, William R. Dunn, Emma E. Woodfield, George Clark, Barry H. Mauk, Robert W. Ebert, Denis Grodent, Bertrand Bonfond, Dongxiao Pan, I. Jonathan Rae, Binbin Ni, Ruilong Guo, Graziella Branduardi-Raymont, Afelia D. Wibisono, Pedro Rodriguez, Stavros Kotsiaros, Jan-Uwe Ness, Frederic Allegrini, William S. Kurth, G. Randall Gladstone, Ralph Kraft, Ali H. Sulaiman, Harry Manners, Ravindra T. Desai en Scott J. Bolton, 9 Julie 2021, Wetenskap Voorskotte.
DOI: 10.1126 / sciadv.abf0851
Meer oor die missie
JPL, 'n afdeling van Caltech in Pasadena, Kalifornië, bestuur die Juno-sending vir die hoofondersoeker, Scott J. Bolton, van die Suidwes-navorsingsinstituut in San Antonio. Juno is deel van NASA se New Frontiers Program, wat bestuur word by NASA se Marshall Space Flight Centre in Huntsville, Alabama, vir die agentskap se Science Mission Direktoraat in Washington. Lockheed Martin Space in Denver het die ruimtetuig gebou en bedryf.
