Китайские и британские исследователи решили загадку 40-летней давности: как Юпитер производит регулярные и впечатляющие всплески рентгеновских лучей? Оказывается, все дело в периодических колебаниях силовых линий магнитного поля газового гиганта.
Как и Земля, Юпитер демонстрирует впечатляющие световые шоу на своих полюсах, где заряженные частицы от Солнца (а также от гигантских вулканов на луне Ио) направляются магнитным полем планеты в атмосферу. Здесь эти ионы сталкиваются с атомами газа и производят вспышки света.
Полярные сияния Юпитера намного мощнее нашего собственного, они генерируют рентгеновские лучи, а также видимый свет. Они производятся как по часам - но как планета ускоряет эти заряженные частицы до достаточно высоких скоростей, чтобы производить рентгеновские лучи?
«Мы видели, как Юпитер генерирует рентгеновское сияние в течение четырех десятилетий, но мы не знали, как это происходит», - говорит Уильям Данн из Университетского колледжа Лондона. «Мы знали, что они образовались только тогда, когда ионы врезались в атмосферу планеты».
Теперь Данн и его коллеги из Китайской академии наук обнаружили, что эти рентгеновские вспышки вызваны периодическими колебаниями в силовых линиях магнитного поля Юпитера, которые создают волны плазмы, которые позволяют ионам «плыть» вниз в атмосферу, где они сталкиваются с высокой скоростью и генерируют рентгеновские лучи. То есть, магнитное поле Юпитера сжимается, что нагревает частицы и направляет их вдоль силовых линий магнитного поля вниз в атмосферу, вызывая сияние Юпитера в рентгеновских лучах.
Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, основано на наблюдениях космических аппаратов, вращающихся вокруг двух разных миров: спутник НАСА Juno, вращающегося вокруг Юпитера, и обсерватория XMM-Newton Европейского космического агентства на орбите Земли. Измерения проводились в течение непрерывного 26-часового периода; одновременно Juno обнаруживал плазменные волны, а XMM-Newton обнаруживала рентгеновские авроральные вспышки на северном полюсе.
«Теперь мы знаем, что эти ионы переносятся плазменными волнами - объяснение, которое ранее не предлагалось, хотя аналогичный процесс вызывает собственное полярное сияние Земли», - говорит Данн. «Следовательно, это могло бы быть универсальным явлением, присутствующим во многих различных средах космоса».
Со-ведущий автор, Чжунхуа Яо из Китайской академии наук, добавляет: «Теперь мы определили этот фундаментальный процесс, есть множество возможностей для его дальнейшего изучения. Подобные процессы, вероятно, происходят вокруг Сатурна, Урана, Нептуна и, возможно, экзопланет, с различными типами заряженных частиц, «бороздящих» волны».
Но есть еще одна загадка, которую предстоит разгадать - что заставляет линии магнитного поля вибрировать? Исследователи предполагают, что ответ может заключаться во взаимодействии солнечного ветра или плазменных потоках в магнитосфере Юпитера.
Источник: Cosmos
