Розгадано таємницю рентгенівських аврор Юпітера

Розгадано кількадесятилітню таємницю того, як Юпітер кожні декілька хвилин виробляє дивовижні спалахи рентгенівського випромінювання на своїх полюсах.

Про це розповідають в Університетському коледжі Лондона (UCL).

Рентгенівські промені є частиною аврор Юпітера – сплесків видимого і невидимого світла, що виникають при взаємодії заряджених частинок з атмосферою планети. Подібне явище відбувається і на Землі, створюючи північне сяйво, але у Юпітера воно набагато потужніше, з виділенням сотень гігаватів енергії, що достатньо для короткочасного забезпечення живленням всієї людської цивілізації.

У новому дослідженні, опублікованому в журналі "Science Advances", дослідники поєднали спостереження за середовищем Юпітера, зроблені зблизька апаратом НАСА Juno, який на даний час знаходиться на орбіті планети, з одночасними рентгенівськими вимірами від обсерваторії XMM-Newton Європейського космічного агентства (яка знаходиться на орбіті Землі).

Дослідницька група, очолювана UCL та Китайською академією наук, виявила, що рентгенівські спалахи спричинені періодичними коливаннями ліній магнітного поля Юпітера. Ці вібрації створюють хвилі плазми (іонізованого газу), які направляють частинки важких іонів у "серфінг" вздовж ліній магнітного поля, поки вони не врізаються в атмосферу планети з вивільненням енергії у вигляді рентгенівського випромінювання.

Співпровідний автор роботи, доктор Вільям Данн (Лабораторія космічних наук Мілларда в UCL) сказав: "Ми спостерігали, як Юпітер виробляє рентгенівські аврори протягом чотирьох десятиліть, але ми не знали, як це відбувається. Ми знали, що вони утворюються, коли іони врізаються в атмосферу планети".

"Тепер ми знаємо, що ці іони переносяться плазмовими хвилями – пояснення, яке не було запропоновано раніше, хоча подібний процес виробляє власне земні аврори. Отже, це може бути універсальним явищем, яке існує у багатьох різних середовищах у космосі."

Рентгенівські аврори виникають на північному та південному полюсах Юпітера, часто із заводною регулярністю – під час цього спостереження Юпітер виробляв сплески рентгенівського випромінювання кожні 27 хвилин.

Заряджені іонні частинки, які потрапляють в атмосферу, походять від вулканічного газу, що виливається в космос від гігантських вулканів на супутнику Юпітера Іо.

Цей газ стає іонізованим (його атоми позбавляються електронів) через зіткнення у найближчому оточенні Юпітера, утворюючи "пончик" плазми, який охоплює планету.

Ілюстрація: ESA/NASA/Yao/Dunn

Співпровідний автор, доктор Чжунхуа Яо (Китайська академія наук, Пекін) сказав: "Тепер, коли ми ідентифікували цей фундаментальний процес, відкривається безліч можливостей для подальшого його вивчення. Подібні процеси, ймовірно, відбуваються навколо Сатурна, Урана, Нептуна, а також, можливо, і екзопланет, з різними видами заряджених частинок, що "серфують" по хвилях".

Співавтор, професор Граціела Брандуарді-Реймонт (Лабораторія космічних наук Мілларда в UCL) зазначила: "Рентгенівські промені, як правило, виробляються надзвичайно потужними та жорстокими явищами, такими як чорні діри та нейтронні зорі, тому здається дивним, що планети просто виробляють їх теж".

"Ми ніколи не зможемо відвідати чорні діри, оскільки вони виходять за межі космічних подорожей, але Юпітер стоїть на нашому порозі. З прибуттям супутника Juno на орбіту Юпітера астрономи зараз мають фантастичну можливість зблизька вивчати середовище, яке виробляє рентгенівське випромінювання."

Для нового дослідження вчені проаналізували спостереження за Юпітером та навколишнім середовищем, що проводились безперервно протягом 26-годинного періоду за допомогою супутників Juno та XMM-Newton.

Вони виявили чітку кореляцію між хвилями в плазмі, виявленими Juno, та рентгенівськими авроральними спалахами на північному полюсі Юпітера, зафіксованими X-MM Newton. Потім вони використали комп’ютерне моделювання, щоб підтвердити, що хвилі будуть рухати важкі частинки прямо в атмосферу Юпітера.

Чому лінії магнітного поля періодично вібрують, незрозуміло, але вібрація може виникати внаслідок взаємодії з сонячним вітром або високошвидкісними потоками плазми в магнітосфері Юпітера.

Магнітне поле Юпітера надзвичайно сильне – приблизно у 20 000 разів сильніше за земне – і тому його магнітосфера – область, контрольована цим магнітним полем, – надзвичайно велика. Якби його було видно на нічному небі, воно охоплювало б область, яка в кілька разів перевищує наш Місяць.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.