science

Tajemnica dotycząca zorzy polarnej Jowisza została wreszcie rozwiązana w nowym badaniu

Czterdziestoletnia tajemnica, w jaki sposób Jowisz co kilka minut wytwarza zdumiewający rozbłysk promieni rentgenowskich, została rozwiązana w nowym badaniu.

Eksperci z University College London (UCL) przeanalizowali dane z sondy Juno NASA, która obecnie krąży wokół Jowisza – największej planety w naszym Układzie Słonecznym.

Odkryli, że rozbłyski promieniowania rentgenowskiego z północnego i południowego bieguna Jowisza są spowodowane okresowymi wibracjami linii pola magnetycznego planety, w jej “magnetosferze”.

Wibracje te tworzą fale plazmy – jednego z czterech podstawowych stanów skupienia materii, składającego się z jonów gazu.

Fale plazmowe wysyłają następnie ciężkie cząstki jonów „surfujące” wzdłuż linii pola magnetycznego, aż zderzają się z atmosferą planety, uwalniając energię w postaci promieni rentgenowskich i tworząc niesamowitą energię. Zorza polarna.

Podobne zjawisko występuje na Ziemi, gdzie tworzy zorzę polarną, ale Jowisz jest znacznie potężniejszy, uwalniając setki gigawatów energii, wystarczającej do krótkotrwałego zasilenia ludzkiej cywilizacji.

Nałożone zdjęcia bieguna Jowisza z satelity Juno NASA i teleskopu rentgenowskiego Chandra. Po lewej widać projekcję zorzy polarnej (magenta) w promieniach X Jowisza na widocznym obrazie bieguna północnego z JunoCam. Po prawej stronie znajduje się południowy odpowiednik

Czym jest magnetosfera?

Magnetosfera to obszar wokół planety zdominowany przez pole magnetyczne planety.

Magnetosfera Ziemi działa jak niewidzialne pole siłowe, które chroni nas przed niebezpiecznymi, naładowanymi cząsteczkami ze słońca.

Tymczasem pole magnetyczne Jowisza jest około 20 000 razy silniejsze niż ziemskie – więc magnetosfera Jowisza, obszar kontrolowany przez to pole magnetyczne, jest niezwykle duży.

Widoczny na nocnym niebie pokrywałby obszar kilka razy większy od naszego Księżyca.

Autorzy badania twierdzą, że same zorze rentgenowskie Jowisza emitują gigawaty, czyli tyle, ile wyprodukowałaby pojedyncza elektrownia w ciągu kilku dni.

Naukowcy z UCL pracowali z ekspertami z Chińskiej Akademii Nauk i opublikowali swoje odkrycia w czasopiśmie postęp naukowy.

READ  Czy martwa przestrzeń powinna pozostać martwa?

„Widzieliśmy, jak Jowisz wytwarza zorze rentgenowskie przez cztery dekady, ale nie wiedzieliśmy, jak to się stało” – powiedział autor badania dr William Dunn z Mullard Space Science Laboratory na UCLA.

Wiedzieliśmy, że zostały wyprodukowane tylko wtedy, gdy jony uderzyły w atmosferę planety.

Teraz wiemy, że jony te są transportowane przez fale plazmy – wyjaśnienie, które nie zostało wcześniej zaproponowane, chociaż podobny proces powoduje powstanie zorzy polarnej na Ziemi.

Może więc być zjawiskiem globalnym, występującym w wielu różnych środowiskach kosmicznych.

W ramach badań naukowcy przeanalizowali obserwacje Jowisza i otaczającego go środowiska nieprzerwanie przez 26 godzin przez Juno i satelitę XMM-Newton Europejskiej Agencji Kosmicznej, który znajduje się na orbicie okołoziemskiej.

Odkryli wyraźną korelację między falami w plazmie wykrytymi przez Juno a zorzowymi rozbłyskami rentgenowskimi północnego bieguna Jowisza zarejestrowanymi przez X-MM Newton.

Po raz pierwszy astronomowie zaobserwowali sposób, w jaki pole magnetyczne Jowisza jest kompresowane, co podgrzewa cząstki i kieruje je wzdłuż linii pola magnetycznego w dół do atmosfery Jowisza, powodując zorze rentgenowskie.

Po raz pierwszy astronomowie zaobserwowali sposób, w jaki pole magnetyczne Jowisza jest kompresowane, co podgrzewa cząstki i kieruje je wzdłuż linii pola magnetycznego w dół do atmosfery Jowisza, powodując zorze rentgenowskie.

Obfitość osocza

Prawie cała widzialna materia we wszechświecie istnieje w stanie plazmy.

Występuje w ten sposób na Słońcu i gwiazdach oraz w przestrzeni międzyplanetarnej i międzygwiezdnej.

Zorza polarna, błyskawica i łuki spawalnicze również są plazmą.

Plazmę można znaleźć w lampach neonowych i fluorescencyjnych, w strukturze krystalicznej metalicznych ciał stałych oraz w wielu innych zjawiskach i obiektach.

Sama Ziemia jest zanurzona w słabej plazmie zwanej wiatrem słonecznym i otoczona gęstą plazmą zwaną jonosferą.

Źródło: Encyklopedia Britannica

Następnie wykorzystali modelowanie komputerowe, aby potwierdzić, że fale wypchną ciężkie cząstki do atmosfery Jowisza.

Dlaczego linie pola magnetycznego drgają okresowo – nazywa się cały proces – jest niejasne.

Ale jednym z możliwych wyjaśnień jest to, że wibracje wynikają z interakcji z wiatrem słonecznym lub z szybkich przepływów plazmy w magnetosferze Jowisza.

READ  Sektor kosmiczny rozwija się w Oxfordshire dzięki Harwell Group

Według zespołu na północnych i południowych biegunach Jowisza występują często regularnie zorze rentgenowskie.

W okresie obserwacji Jowisz wytwarzał rozbłyski promieniowania rentgenowskiego co 27 ​​minut.

Teraz zespół dokładnie określił cały proces i uważa, że ​​podobne procesy prawdopodobnie zachodzą wokół Saturna, Urana, Neptuna, a być może nawet egzoplanet – planet poza naszym Układem Słonecznym.

“Promieniowanie rentgenowskie jest zwykle wytwarzane przez niezwykle silne i gwałtowne zjawiska, takie jak czarne dziury i gwiazdy neutronowe, więc wydaje się dziwne, że produkują je również planety” – powiedziała autorka badań Graziella Brandoardi-Raymont z Uniwersytetu Kalifornijskiego.

Nigdy nie możemy odwiedzić czarnych dziur, ponieważ są poza podróżami kosmicznymi, ale Jowisz jest na wyciągnięcie ręki.

Gdy satelita Juno dociera na orbitę Jowisza, astronomowie mają teraz doskonałą okazję do zbadania środowiska, które z bliska wytwarza promieniowanie rentgenowskie.

Juno jest tu przedstawiona jako artysta, gdy zbliża się do Jowisza.  Juno została wystrzelona dziesięć lat temu i krąży wokół Jowisza od pięciu lat

Juno jest tu przedstawiona jako artysta, gdy zbliża się do Jowisza. Juno została wystrzelona dziesięć lat temu i krąży wokół Jowisza od pięciu lat

Juno wystrzeliła z Cape Canaveral na Florydzie prawie dziesięć lat temu – 5 sierpnia 2011 r. – w celu zbadania Jowisza z orbity.

Zasilany energią słoneczną obrotowy statek kosmiczny Juno dotarł do Jowisza 4 lipca 2016 r., po zakończeniu swojej pięcioletniej podróży.

Ma trzy gigantyczne ostrza, które rozciągają się na około 20 metrów od sześciobocznego cylindrycznego korpusu.

Juno będzie kontynuować badania największej planety w Układzie Słonecznym do września 2025 roku, czyli do końca życia statku kosmicznego.

Interaktywne narzędzie NASA zapewnia aktualizacje w czasie rzeczywistym pozycji Juno względem Jowisza i jego księżyców.

Jak sonda Juno NASA ujawni tajemnice największej planety w Układzie Słonecznym

Juno dotarła do Jowisza 4 lipca 2016 roku, po pięcioletniej podróży, 1,8 miliarda mil (2,8 miliarda km) od Ziemi.

Po udanym manewrze hamowania wszedł na długą orbitę polarną i przeleciał 3100 mil (5 000 km) od wirujących wierzchołków chmur planety.

Sonda przelatywała zaledwie 2600 mil (4200 km) od chmur planety raz na dwa tygodnie — bardzo blisko zapewnienia globalnego zasięgu na jednym zdjęciu.

Żaden poprzedni statek kosmiczny nie krążył tak blisko Jowisza, chociaż dwa inne zostały wysłane, aby zniszczyć je przez jego atmosferę.

Aby zakończyć swoją niebezpieczną misję, Juno przeżyła śmiertelną burzę radiacyjną spowodowaną silnym polem magnetycznym Jowisza.

Wir cząstek wysokoenergetycznych poruszających się z prędkością bliską prędkości światła jest najsurowszym środowiskiem promieniowania w Układzie Słonecznym.

Aby poradzić sobie z warunkami, statek kosmiczny został zabezpieczony specjalnymi przewodami wzmocnionymi promieniowaniem i osłoną czujnika.

Jego najważniejszy „mózg” – komputer pokładowy statku kosmicznego – mieścił się w pancernym skarbcu wykonanym z tytanu i ważył około 400 funtów (172 kg).

Oczekuje się, że statek będzie badał skład atmosfery planety do 2025 roku.