Se ha revelado la fuente de las extrañas erupciones de rayos X de Júpiter

Los tonos púrpuras en esta imagen muestran emisiones de rayos X de la aurora boreal de Júpiter, que fueron detectadas por el Telescopio Espacial Chandra de la NASA en 2007. Están superpuestas a la imagen de Júpiter tomada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. Júpiter es el único planeta gigante gaseoso donde los científicos han descubierto la aurora de rayos X. Crédito: (rayos X) NASA / CXC / SwRI / R.Gladstone et al. ; (Óptico) NASA / ESA / Hubble Heritage (AURA / STScI)

Se ha resuelto el misterio del acertijo sobre el gigante gaseoso de las luces del norte y del sur.

Los astrónomos planetarios han combinado las mediciones tomadas por la nave espacial Juno de la NASA que orbita Júpiter, con datos de la misión XMM-Newton de la ESA (Agencia Espacial Europea) que orbita la Tierra, para resolver un misterio de 40 años sobre los orígenes del inusual X- del planeta. auroras de rayos. Por primera vez, han visto el mecanismo completo en acción: 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 progreso de la ciencia.

Las auroras boreales se han detectado 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 la aurora boreal más fuerte del sistema solar y es el único t

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Los astrónomos planetarios han estado fascinados por las emisiones de rayos X aurorales de Júpiter desde su descubrimiento hace cuatro décadas porque no estaba claro de inmediato cómo se genera la energía necesaria para producirlos. Sabían que estas repentinas luces del norte y del sur de Júpiter fueron causadas por la colisión de iones en la atmósfera de Júpiter. Pero hasta ahora, los científicos no tenían idea de cómo los iones responsables de mostrar la luz de rayos X llegaron a la atmósfera en primer lugar.

En la Tierra, las auroras suelen aparecer solo en un cinturón que rodea los polos magnéticos, entre 65 y 80 grados de latitud. Después de 80 grados, la emisión auroral desaparece porque las líneas del campo magnético salen de la Tierra y se conectan al campo magnético en el viento solar, el flujo continuo de partículas cargadas eléctricamente expulsadas por el Sol. Estas se denominan líneas de campo abierto y, en la imagen convencional, tampoco se espera que las latitudes más altas de Júpiter y Saturno emitan grandes auroras.

Sin embargo, la aurora de rayos X de Júpiter es diferente. Se encuentran hacia el polo desde el cinturón de auroras principal y pulsante, 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 por un polo y se vuelve a conectar con el planeta por el otro. Todos los planetas con campos magnéticos tienen componentes de campo abierto y cerrado.

Los científicos que estudian el fenómeno recurrieron a simulaciones por computadora y descubrieron que las auroras pulsantes de rayos X se pueden vincular 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 se puede demostrar que el modelo es aplicable?

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Los autores del estudio recurrieron a los datos adquiridos por Juno y XMM-Newton del 16 al 17 de julio de 2017. Durante el período de dos días, XMM-Newton observó a Júpiter de forma continua durante 26 horas y observó auroras de rayos X que pulsaban cada 27 minutos.

Al mismo tiempo, Juno viajaba entre 62 y 68 radios de Júpiter (alrededor de 2,8 a 3 millones de millas, o 4,4 a 4,8 millones de km) por encima de la región del planeta antes del amanecer. Esta fue exactamente la región que las simulaciones del equipo sugirieron que era importante para disparar los pulsos, por lo que buscaron en los datos de Juno cualquier proceso magnético que ocurriera al mismo ritmo.

Descubrieron que las fluctuaciones en el campo magnético de Júpiter causaban las pulsaciones de rayos X de la aurora boreal. Las partículas del viento solar golpean directamente los límites exteriores del campo magnético y se comprimen. Estas compresiones calientan los iones atrapados en el vasto campo magnético de Júpiter, que se encuentra a millones de millas de la atmósfera del planeta.

Esto da lugar a un fenómeno llamado ondas ciclotrónicas de iones electromagnéticos (EMIC), en las que las partículas son guiadas a lo largo de 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 liberando la aurora de rayos X.

“Lo que vemos en los datos de Juno es esta hermosa cadena de eventos. Vemos que ocurre la compresión, vemos que la onda EMIC se apaga, 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 sus colegas. —El autor del periódico. “Luego, después de unos minutos, XMM ve una ráfaga de rayos X”.

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Ahora que la parte faltante del proceso ha sido identificada por primera vez, abre una gran cantidad de posibilidades que luego pueden ser estudiadas. 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 arroja agua al espacio, llenando el campo magnético de Saturno con iones del grupo del agua.

Para obtener más información sobre este descubrimiento, consulte Científicos resuelven un misterio de hace 40 años sobre la asombrosamente poderosa aurora boreal de Júpiter.

Referencia: “Detección de la fuente de las erupciones de rayos X aurorales 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 , Jonathan Ray, Benpin Ni, Ruilong Joe, Gratzilla Brandoardi-Remont, Avelia de Wibisono, Pedro Rodríguez, Stavros Cotsiaros, Jean Uwe Ness, Frederic Allegrini, William S. Solomon, Harry Manners, Ravindra T. Desai y Scott J. Bolton, 9 de julio de 2021, progreso de la ciencia.
DOI: 10.1126 / sciadv.abf0851

Más sobre la misión

El Jet Propulsion Laboratory, una división del Instituto de Tecnología de California en Pasadena, California, dirige 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 operó la nave espacial.

Trinidad Ingles

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