Oprócz tego, że jest największą i najbardziej masywną planetą w naszym Układzie Słonecznym, Jowisz jest również jednym z bardziej tajemniczych ciał. Jest to z pewnością oczywiste, jeśli chodzi o potężne zorze polarne Jowisza, które pod pewnymi względami są podobne do ziemskich. W ostatnich latach astronomowie próbowali badać wzorce w atmosferze Jowisza i magnetosferze, aby wyjaśnić, jak działa aktywność zorzy na tej planecie.
Na przykład międzynarodowy zespół kierowany przez naukowców z University College London niedawno połączył dane z Juno sonduj obserwacje rentgenowskie, aby dostrzec coś interesującego w północnych i południowych zorzach Jowisza. Według ich badań, które zostały opublikowane w bieżącym numerze czasopisma naukowego Natura - Stwierdzono, że intensywne zorze Jowisza, promieniowanie rentgenowskie Jowisza pulsują niezależnie od siebie.
Badanie zatytułowane „Niezależne pulsacje północnych i południowych zorzy Jowisza” zostało przeprowadzone przez Williama Richarda Dunna - fizyka z Mullard Space Science Laboratory i The Center for Planetary Science w UCL. Zespół składał się również z naukowców z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), Southwest Research Institute (SwRI), Marshall Space Flight Center NASA, Jet Propulsion Laboratory i wielu instytucji badawczych.
Jak już wspomniano, zorze Jowisza są nieco podobne do ziemskich, ponieważ są również wynikiem naładowanych cząstek Słońca (inaczej „wiatru słonecznego”) oddziałujących z polem magnetycznym Jowisza. Ze względu na strukturę Jowisza i ziemskich pól magnetycznych cząsteczki te kierowane są do północnych i południowych regionów polarnych, gdzie ulegają jonizacji w atmosferze. Daje to piękny, jasny wyświetlacz, który można zobaczyć z kosmosu.
W przeszłości zorze obserwowane były wokół biegunów Jowisza przez Obserwatorium Rentgenowskie Chandra NASA i Kosmiczny Teleskop Hubble'a. Badanie tego zjawiska i mechanizmów leżących u jego podstaw było również jednym z celów Juno misja, która jest obecnie w idealnej pozycji do badania biegunów Jowisza. Z każdą orbitą, którą wykonuje sonda, przechodzi ona z jednego bieguna Jowisza na drugi - manewr znany jako okołopłat.
Ze względu na swoje badania dr Dunn i jego zespół zostali zmuszeni do zapoznania się z danymi z obserwatorium rentgenowskiego Chandra XMM-Newton ESA i NASA. Wynika to z faktu, że chociaż uzyskał on już wspaniałe zdjęcia i dane dotyczące atmosfery Jowisza, to Juno sonda nie ma na pokładzie aparatu rentgenowskiego. Po zbadaniu danych rentgenowskich dr Dunn i jego zespół zauważyli różnicę między północnymi a południowymi zorzami Jowisza.
Podczas gdy emisje rentgenowskie na biegunie północnym były nieregularne, zwiększając i zmniejszając jasność, te na biegunie południowym stale pulsowały co 11 minut. Zasadniczo zorze powstały niezależnie od siebie, co różni się od zachowania zorzy na Ziemi - tzn. Odzwierciedlają się nawzajem pod względem ich aktywności. Jak wyjaśnił dr Dunn w ostatnim komunikacie prasowym UCL:
„Nie spodziewaliśmy się, że gorące punkty rentgenowskie Jowisza będą pulsować niezależnie, ponieważ sądziliśmy, że ich aktywność będzie koordynowana przez pole magnetyczne planety. Musimy to przestudiować, aby opracować pomysły na to, w jaki sposób Jowisz wytwarza swoją zorzę rentgenowską, a misja Juno NASA jest naprawdę ważna do tego. ”
Obserwacje rentgenowskie przeprowadzono między majem a czerwcem 2016 r. I marcem 2017 r. Korzystając z nich, zespół opracował mapy emisji rentgenowskich Jowisza i zidentyfikował gorące punkty na każdym biegunie. Hotspoty zajmują obszar większy niż powierzchnia Ziemi. Badając je, dr Dunn i jego koledzy byli w stanie zidentyfikować wzorce zachowań, które wskazywały, że zachowywały się one odmiennie.
Oczywiście zespół zastanawiał się, co może to tłumaczyć. Sugerują, że jedną z możliwości jest to, że linie pola magnetycznego Jowisza wibrują, wytwarzając fale, które przenoszą naładowane cząstki w kierunku biegunów. Prędkość i kierunek tych cząstek mogą z czasem ulec zmianie, powodując, że ostatecznie zderzą się z atmosferą Jowisza i wygenerują impulsy rentgenowskie.
Jak wyjaśniła dr Licia Ray, fizyk z Lancaster University i współautorka artykułu:
„Zachowanie gorących punktów rentgenowskich Jowisza rodzi ważne pytania dotyczące procesów produkujących te zorze. Wiemy, że w grę wchodzi kombinacja jonów wiatru słonecznego oraz jonów tlenu i siarki, pochodzących z wybuchów wulkanicznych z księżyca Jowisza, Io. Jednak ich względne znaczenie w wytwarzaniu emisji promieniowania rentgenowskiego jest niejasne. ”
Jak wskazał Graziella Branduardi-Raymont - profesor z Wydziału Fizyki Kosmosu i Klimatu UCL oraz inny współautor badania - badania te zawdzięczają swoje istnienie wielu misjom. Był to jednak idealnie dopasowany czas Juno misja, która działa wokół Jowisza od 5 lipca 2016 roku, która umożliwiła przeprowadzenie tego badania.
„To, co szczególnie urzeka mnie w tych spostrzeżeniach, szczególnie w czasie, gdy Juno dokonuje pomiarów in situ, to fakt, że jesteśmy w stanie zobaczyć oba bieguny Jowisza naraz, rzadka okazja, która miała miejsce dziesięć lat temu”, powiedział powiedziany. „Porównanie zachowań na dwóch biegunach pozwala nam dowiedzieć się znacznie więcej o złożonych oddziaływaniach magnetycznych zachodzących w środowisku planety”.
Patrząc w przyszłość, dr Dunn i jego zespół mają nadzieję połączyć dane rentgenowskie z XMM-Newton i Chandra z danymi zebranymi przez Juno w celu lepszego zrozumienia, w jaki sposób powstają zorza rentgenowska. Zespół ma również nadzieję na śledzenie aktywności biegunów Jowisza przez następne dwa lata przy użyciu danych rentgenowskich w połączeniu z Juno. W końcu mają nadzieję sprawdzić, czy zorza polarna jest zjawiskiem powszechnym, czy niezwykłym.
„Jeśli możemy zacząć łączyć podpisy rentgenowskie z procesami fizycznymi, które je wytwarzają, możemy wykorzystać te podpisy do zrozumienia innych ciał we Wszechświecie, takich jak brązowe karły, egzoplanety, a może nawet gwiazdy neutronowe” - powiedział dr Dunn . „Jest to bardzo silny i ważny krok w kierunku zrozumienia promieniowania rentgenowskiego we Wszechświecie i taki, który mamy tylko wtedy, gdy Juno prowadzi pomiary jednocześnie z Chandrą i XMM-Newtonem.”
Oczekuje się, że w nadchodzącej dekadzie sonda JUpiter ICy Explorer (JUICE) ESA dostarczy cennych informacji na temat atmosfery i magnetosfery Jowisza. Po przybyciu do systemu Jowisza w 2029 r. Również będzie obserwować zorze polarne planety, głównie po to, aby móc zbadać ich wpływ na księżyce galilejskie (Io, Europa, Ganymede i Callisto).
