A képen látható lila árnyalatok a Jupiter auróráiról származó röntgensugárzást mutatják, amelyet a NASA Chandra Űrteleszkópja észlelt 2007-ben. Ezek a NASA Hubble Űrtávcsője által a Jupiterről készített felvételen fedődnek. A Jupiter az egyetlen gáz-óriásbolygó, ahol a tudósok röntgensugárzást észleltek. Köszönetnyilvánítás: (röntgen) NASA/CXC/SwRI/R.Gladstone et al.; (Optikai) NASA/ESA/Hubble Örökség (AURA/STScI)
Megfejtették a gázóriás intenzív északi és déli fényével kapcsolatos rejtvényt.
Bolygócsillagászok egyesítették a NASA Jupiter körül keringő Juno űrszondája által végzett méréseket az ESA (az Európai Űrügynökség) Föld körül keringő XMM-Newton küldetésének adataival, hogy megfejtsék a Jupiter szokatlan röntgensugaras auróráinak eredetével kapcsolatos 40 éves rejtélyt. Most először látták a teljes mechanizmust működés közben: A röntgensugárzásért felelős elektromosan töltött atomok vagy ionok elektromágneses hullámokat „szörfölnek” a Jupiter mágneses mezőjében le a gázóriás légkörébe.
A tanulmányról szóló cikk 9. július 2021-én jelent meg a folyóiratban Tudomány előlegek.
Naprendszerünk hét bolygóján észlelték az aurórákat. Néhány ilyen fényshow látható az emberi szem számára; mások olyan hullámhosszú fényt generálnak, amelyet csak speciális teleszkópokkal láthatunk. A rövidebb hullámhosszok előállításához több energia szükséges. A Jupiter rendelkezik a legerősebb aurórákkal a Naprendszerben, és ez az egyetlen a t
A bolygócsillagászokat már négy évtizeddel ezelőtti felfedezése óta lenyűgözte a Jupiter röntgensugárzása, mivel nem volt azonnal világos, hogyan keletkezik az előállításához szükséges energia. Tudták, hogy ezeket a meglepő jovi északi és déli fényeket a Jupiter légkörébe csapódó ionok váltják ki. A tudósoknak azonban mindeddig fogalmuk sem volt arról, hogy a röntgenfény-show-ért felelős ionok egyáltalán hogyan juthatnak el a légkörbe.
A Földön az aurorák általában csak a mágneses pólusokat körülvevő övben láthatók, a 65 és 80 szélességi fok között. 80 fok felett az aurális emisszió eltűnik, mert a mágneses erővonalak elhagyják a Földet, és a napszélben kapcsolódnak a mágneses mezőhöz, amely a Nap által kidobott elektromosan töltött részecskék állandó fluxusa. Ezeket nyílt térvonalaknak nevezzük, és a hagyományos képen a Jupiter és a Szaturnusz magas szélességi poláris vidékei várhatóan sem bocsátanak ki számottevő aurórákat.
A Jupiter röntgensugaras aurórái azonban eltérőek. A fő sarki öv pólusa felé léteznek és lüktetnek, az északi sarkon lévők pedig gyakran különböznek a déli pólustól. Ezek a zárt mágneses tér tipikus jellemzői, ahol a mágneses erővonal az egyik póluson kilép a bolygóból, a másikon pedig újra kapcsolódik a bolygóhoz. Minden mágneses térrel rendelkező bolygónak van nyitott és zárt térkomponense is.
A jelenségeket tanulmányozó tudósok számítógépes szimulációkhoz fordultak, és azt találták, hogy a pulzáló röntgensugár-aurorák a Jupiter belsejében generált zárt mágneses mezőkkel hozhatók kapcsolatba, majd több millió mérföldre kinyúlnak az űrbe, mielőtt visszafordulnának. De hogyan lehet bebizonyítani, hogy a modell életképes?
A tanulmány szerzői a Juno és az XMM-Newton által 16. július 17-tól 2017-ig gyűjtött adatokhoz fordultak. A kétnapos időtartam alatt az XMM-Newton 26 órán keresztül folyamatosan figyelte a Jupitert, és 27 percenként pulzáló röntgensugárzást látott.
Ugyanebben az időben a Juno 62 és 68 Jupiter sugarú távolságot (körülbelül 2.8-3 millió mérföldet vagy 4.4-4.8 millió kilométert) utazott a bolygó hajnal előtti területe felett. Pontosan ez volt az a régió, amely a csapat szimulációi szerint fontos volt a pulzáció kiváltásához, ezért a Juno adatokban keresték az azonos sebességgel lejátszódó mágneses folyamatokat.
Azt találták, hogy a Jupiter mágneses mezejének ingadozása okozta a pulzáló röntgensugarat. A mágneses tér külső határát a napszél részecskéi közvetlenül érintik és összenyomják. Ezek a kompressziók felmelegítik azokat az ionokat, amelyek a Jupiter kiterjedt mágneses mezejében rekedtek, és amelyek több millió mérföldre vannak a bolygó légkörétől.
Ez kiváltja az elektromágneses ionciklotron (EMIC) hullámoknak nevezett jelenséget, amelyben a részecskék az erővonalak mentén irányulnak. A terep irányításával az ionok az EMIC-hullámot több millió mérföldnyi űrben meglovagolják, végül a bolygó légkörébe csapódnak, és elindítják a röntgensugárzást.
„Amit a Juno-adatokban látunk, az az eseményeknek ez a gyönyörű láncolata. Látjuk a kompresszió megtörténtét, látjuk az EMIC hullám kioldását, látjuk az ionokat, majd látjuk az ionok impulzusát, amely a térvonal mentén halad” – mondta William Dunn, a University College London Mullard Űrtudományi Laboratóriumának munkatársa. - a lap szerzője. "Aztán néhány perccel később az XMM röntgensugárzást lát."
Most, hogy a folyamat hiányzó részét először azonosították, rengeteg lehetőséget nyit meg arra vonatkozóan, hogy hol lehet legközelebb tanulmányozni. Például a Jupiternél a mágneses mező tele van kén- és oxigénionokkal, amelyeket az Io hold vulkánjai bocsátanak ki. A Szaturnusznál az Enceladus hold vizet sugároz az űrbe, és a Szaturnusz mágneses terét vízcsoport-ionokkal tölti meg.
Erről a felfedezésről további információért lásd: Tudósok megoldják a 40 éves rejtélyt a Jupiter látványosan erős röntgenaurórája felett.
Hivatkozás: Zhonghua Yao, William R. Dunn, Emma E. Woodfield, George Clark, Barry H. Mauk, Robert W. Ebert, Denis Grodent, Bertrand Bonfond, Dongxiao Pan „A Jupiter röntgensugár-fellángolásainak forrásának feltárása” I. Jonathan Rae, Binbin Ni, Ruilong Guo, Graziella Branduardi-Raymont, Affelia 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 és Scott J. Bolton, 9. július 2021., Tudomány előlegek.
DOI: 10.1126 / sciadv.abf0851
Bővebben a küldetésről
A JPL, a Caltech Pasadenában (Kalifornia) található részlege irányítja a Juno-missziót Scott J. Bolton, a San Antonio-i Southwest Research Institute vezető kutatója számára. A Juno a NASA New Frontiers programjának része, amelyet a NASA Marshall Űrrepülési Központjában, az alabamai Huntsville-ben irányítanak az ügynökség washingtoni Tudományos Missziói Igazgatósága számára. A denveri Lockheed Martin Space építette és üzemelteti az űrhajót.
