Помимо того, что Юпитер является самой большой и самой массивной планетой в нашей Солнечной системе, он также является одним из его самых загадочных тел. Это, безусловно, очевидно, когда дело доходит до мощных сияний Юпитера, которые в некотором роде похожи на те, что на Земле. В последние годы астрономы стремились изучить закономерности в атмосфере и магнитосфере Юпитера, чтобы объяснить, как работает активность сияний на этой планете.
Например, международная команда во главе с исследователями из Университетского колледжа Лондона недавно объединила данные из Юнона исследуйте рентгеновские наблюдения, чтобы обнаружить что-то интересное в северных и южных сияниях Юпитера. Согласно их исследованию, которое было опубликовано в текущем номере научного журнала Природа - Было обнаружено, что интенсивные Юпитерские рентгеновские сияния Юпитера пульсируют независимо друг от друга.
Исследование под названием «Независимые пульсации северного и южного рентгеновских сияний Юпитера» было проведено Уильямом Ричардом Данном - физиком из Лаборатории космических наук Малларда и Центра планетарных наук в Калифорнийском университете. В состав группы также входили исследователи из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA), Юго-Западного исследовательского института (SwRI), Центра космических полетов им. Маршалла НАСА, Лаборатории реактивного движения и нескольких исследовательских институтов.
Как уже отмечалось, полярные сияния Юпитера в некоторой степени похожи на полярные сияния Земли, так как они также являются результатом того, что заряженные частицы от Солнца (так называемый «солнечный ветер») взаимодействуют с магнитным полем Юпитера. Из-за структуры магнитных полей Юпитера и Земли эти частицы направляются в северную и южную полярные области, где они ионизируются в атмосфере. В результате получается красивый световой дисплей, который можно увидеть из космоса.
Раньше полярные сияния были обнаружены вокруг полюсов Юпитера рентгеновской обсерваторией Чандра НАСА и космическим телескопом Хаббла. Изучение этого явления и механизмов, стоящих за ним, также было одной из целей Юнона миссия, которая в настоящее время находится в идеальном положении для изучения полюсов Юпитера. С каждой орбитой, которую совершает зонд, он переходит от одного из полюсов Юпитера к другому - маневр, известный как перижов.
Ради их исследования доктор Данн и его команда были вынуждены ознакомиться с данными рентгеновских обсерваторий ESA XMM-Newton и NASA Chandra. Это связано с тем, что, хотя он уже получил великолепные изображения и данные об атмосфере Юпитера, Юнона на борту зонда нет рентгеновского прибора. Когда они изучили рентгеновские данные, доктор Данн и его команда заметили разницу между северным и южным сиянием Юпитера.
В то время как рентгеновское излучение на северном полюсе было неустойчивым, увеличивалось и уменьшалось в яркости, излучения на южном полюсе постоянно пульсировали один раз каждые 11 минут. По сути, полярные сияния произошли независимо друг от друга, что отличается от того, как ведут себя полярные сияния на Земле, то есть отражают друг друга с точки зрения их активности. Как объяснил доктор Данн в недавнем пресс-релизе UCL:
«Мы не ожидали, что рентгеновские горячие точки Юпитера будут пульсировать независимо, поскольку думали, что их деятельность будет координироваться через магнитное поле планеты. Нам нужно изучить это дальше, чтобы развить идеи о том, как Юпитер производит свое рентгеновское сияние, и миссия НАСА «Юнона» действительно важна для этого ».
Рентгеновские наблюдения проводились в период с мая по июнь 2016 года и март 2017 года. Используя их, группа подготовила карты рентгеновских излучений Юпитера и определила горячие точки на каждом полюсе. Горячие точки покрывают область, которая больше, чем площадь поверхности Земли. Изучая их, доктор Данн и его коллеги смогли выявить модели поведения, которые указывали на то, что они вели себя не так, как другие.
Естественно, команде было интересно, что может объяснить это. Они предполагают, что линии магнитного поля Юпитера вибрируют, создавая волны, которые переносят заряженные частицы к полюсам. Скорость и направление этих частиц могут со временем меняться, что может привести к их столкновению с атмосферой Юпитера и генерации рентгеновских импульсов.
Как объяснил доктор Лисия Рэй, физик из Ланкастерского университета и соавтор статьи:
«Поведение рентгеновских горячих точек Юпитера поднимает важные вопросы о том, какие процессы вызывают эти сияния. Мы знаем, что в этом участвует комбинация ионов солнечного ветра и ионов кислорода и серы, возникших в результате вулканических взрывов с луны Юпитера Ио. Тем не менее, их относительная важность в производстве рентгеновских излучений неясна ».
И, как отметил Грациелла Брандуарди-Раймонт, профессор кафедры физики космоса и климата в Калифорнийском университете и еще один соавтор исследования, это исследование обязано своим существованием нескольким миссиям. Тем не менее, это был совершенно своевременный характер Юнона миссия, которая действует вокруг Юпитера с 5 июля 2016 года, сделала возможным это исследование.
«Что меня особенно привлекает в этих наблюдениях, особенно в то время, когда Юнона проводит измерения на месте, так это тот факт, что мы можем видеть оба полюса Юпитера одновременно, редкую возможность, которая в последний раз случалась десять лет назад», - сказал он. сказал. «Сравнение поведения на двух полюсах позволяет нам узнать гораздо больше о сложных магнитных взаимодействиях, происходящих в окружающей среде планеты».
Заглядывая в будущее, доктор Данн и его команда надеются объединить рентгеновские данные XMM-Newton и Chandra с данными, собранными Юнона чтобы лучше понять, как создаются рентгеновские полярные сияния. Команда также надеется отслеживать активность полюсов Юпитера в течение следующих двух лет, используя рентгеновские данные в сочетании с Juno. В конце они надеются увидеть, являются ли эти полярные сияния обычным явлением или необычным событием.
«Если мы сможем начать связывать рентгеновские подписи с физическими процессами, которые их производят, то мы сможем использовать эти подписи для понимания других тел во Вселенной, таких как коричневые карлики, экзопланеты или, возможно, даже нейтронные звезды», - сказал доктор Данн. , «Это очень мощный и важный шаг к пониманию рентгеновских лучей во всей Вселенной, который мы имеем только тогда, когда Юнона проводит измерения одновременно с Чандрой и ХММ-Ньютоном».
Ожидается, что в ближайшее десятилетие предложенный ЕКА зонд JUpiter ICy Moons Explorer (JUICE) предоставит ценную информацию об атмосфере и магнитосфере Юпитера. По прибытии в систему Юпитера в 2029 году, он также будет наблюдать полярные сияния планеты, главным образом, чтобы изучить влияние, которое они оказывают на Галилейские спутники (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто).
