Los tonos violetas en esta imagen muestran las emisiones de rayos X de las auroras de Júpiter, detectadas por el Telescopio Espacial Chandra de la NASA en 2007. Están superpuestas a una imagen de Júpiter tomada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. Júpiter es el único planeta gigante gaseoso donde los científicos han detectado auroras de rayos X. Crédito: (rayos X) NASA / CXC / SwRI / R.Gladstone et al .; (Óptico) NASA / ESA / Hubble Heritage (AURA / STScI)
Se ha descifrado un enigma sobre las intensas luces del norte y del sur del gigante gaseoso.
Los astrónomos planetarios combinaron mediciones tomadas por la nave espacial Juno de la NASA que orbita Júpiter, con datos de la misión XMM-Newton en órbita terrestre de la ESA (Agencia Espacial Europea), para resolver un misterio de 40 años sobre los orígenes de las inusuales auroras de rayos X de Júpiter. Por primera vez, han visto el mecanismo completo en funcionamiento: los átomos cargados eléctricamente, o iones, responsables de los rayos X están "navegando" ondas electromagnéticas en el campo magnético de Júpiter hacia la atmósfera del gigante gaseoso.
Un artículo sobre el estudio fue publicado el 9 de julio de 2021 en la revista Science Advances.
Se han detectado auroras en siete planetas de nuestro sistema solar. Algunos de estos espectáculos de luces son visibles para el ojo humano; otros generan longitudes de onda de luz que solo podemos ver con telescopios especializados. Las longitudes de onda más cortas requieren más energía para producirse. Júpiter tiene las auroras más poderosas del sistema solar y es el único de t
Los astrónomos planetarios han estado fascinados con la emisión de auroras de rayos X de Júpiter desde su descubrimiento hace cuatro décadas porque no estaba claro de inmediato cómo se genera la energía requerida para producirla. Sabían que estas sorprendentes luces del norte y del sur de Júpiter son provocadas por iones que chocan contra la atmósfera de Júpiter. Pero hasta ahora, los científicos no tenían idea de cómo los iones responsables del espectáculo de luz de rayos X pueden llegar a la atmósfera en primer lugar.
En la Tierra, las auroras suelen ser visibles solo en un cinturón que rodea los polos magnéticos, entre 65 y 80 grados de latitud. Más allá de los 80 grados, la emisión de auroras desaparece porque las líneas del campo magnético salen de la Tierra y se conectan al campo magnético del viento solar, que es el flujo constante de partículas cargadas eléctricamente expulsadas por el Sol. Estas se denominan líneas de campo abierto y, en la imagen tradicional, tampoco se espera que las regiones polares de alta latitud de Júpiter y Saturno emitan auroras sustanciales.
Sin embargo, las auroras de rayos X de Júpiter son diferentes. Existen hacia los polos del cinturón auroral principal y pulsan, y los del polo norte a menudo difieren de los del polo sur. Estas son características típicas de un campo magnético cerrado, donde la línea del campo magnético sale del planeta en un polo y se vuelve a conectar con el planeta en el otro. Todos los planetas con campos magnéticos tienen componentes de campo abierto y cerrado.
Los científicos que estudian los fenómenos recurrieron a simulaciones por computadora y encontraron que las auroras de rayos X pulsantes podrían estar vinculadas a campos magnéticos cerrados que se generan dentro de Júpiter y luego se extienden millones de millas en el espacio antes de regresar. Pero, ¿cómo probar que el modelo era viable?
Los autores del estudio recurrieron a los datos adquiridos por Juno y XMM-Newton del 16 al 17 de julio de 2017. Durante el lapso de dos días, XMM-Newton observó a Júpiter de forma continua durante 26 horas y vio una aurora de rayos X pulsando cada 27 minutos.
Al mismo tiempo, Juno había viajado entre 62 y 68 radios de Júpiter (alrededor de 2.8 a 3 millones de millas, o 4.4 a 4.8 millones de kilómetros) por encima del área antes del amanecer del planeta. Esta fue exactamente la región que las simulaciones del equipo sugirieron que era importante para activar las pulsaciones, por lo que buscaron en los datos de Juno cualquier proceso magnético que estuviera ocurriendo al mismo ritmo.
Descubrieron que las fluctuaciones del campo magnético de Júpiter causaban las auroras de rayos X pulsantes. El límite exterior del campo magnético es golpeado directamente por las partículas del viento solar y comprimido. Estas compresiones calientan los iones que están atrapados en el extenso campo magnético de Júpiter, que se encuentra a millones de millas de la atmósfera del planeta.
Esto desencadena un fenómeno llamado ondas ciclotrón de iones electromagnéticos (EMIC), en el que las partículas se dirigen a lo largo de las líneas de campo. Guiados por el campo, los iones viajan en la onda EMIC a través de millones de millas de espacio, finalmente chocando contra la atmósfera del planeta y activando las auroras de rayos X.
“Lo que vemos en los datos de Juno es esta hermosa cadena de eventos. Vemos que ocurre la compresión, vemos la onda EMIC disparada, vemos los iones y luego vemos un pulso de iones viajando a lo largo de la línea de campo ”, dijo William Dunn del Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard, University College London, y un co -autor del artículo. "Luego, unos minutos más tarde, XMM ve una ráfaga de rayos X".
Ahora que la pieza faltante del proceso ha sido identificada por primera vez, abre una gran cantidad de posibilidades sobre dónde podría estudiarse a continuación. Por ejemplo, en Júpiter, el campo magnético está lleno de iones de azufre y oxígeno emitidos por los volcanes en la luna Io. En Saturno, la luna Encelado lanza agua al espacio, llenando el campo magnético de Saturno con iones del grupo agua.
Para obtener más información sobre este descubrimiento, consulte Científicos resuelven el misterio de 40 años sobre la espectacularmente poderosa aurora de rayos X de Júpiter.
Referencia: "Revelando la fuente de las erupciones aurorales de rayos X de Júpiter" por 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, Affelia D. Wibisono, Pedro Rodríguez, Stavros Kotsiaros, Jan-Uwe Ness, Frederic Allegrini, William S. Kurth, G. Randall Gladstone, Ralph Kraft, Ali H . Sulaiman, Harry Manners, Ravindra T. Desai y Scott J. Bolton, 9 de julio de 2021, Science Advances.
DOI: 10.1126 / sciadv.abf0851
Más sobre la misión
JPL, una división de Caltech en Pasadena, California, administra la misión Juno para el investigador principal, Scott J. Bolton, del Southwest Research Institute en San Antonio. Juno es parte del Programa Nuevas Fronteras de la NASA, que se administra en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, para la Dirección de Misiones Científicas de la agencia en Washington. Lockheed Martin Space en Denver construyó y opera la nave espacial.
