Освен че е най-голямата и най-масивната планета в нашата Слънчева система, Юпитер е и едно от по-мистериозните му тела. Това със сигурност е очевидно, когато става въпрос за мощните аурори на Юпитер, които в някои отношения са подобни на тези на Земята. През последните години астрономите се стремяха да изучават модели в атмосферата и магнитосферата на Юпитер, за да обяснят как работи активността на Аврората на тази планета.
Например международен екип, ръководен от изследователи от University College London, наскоро комбинира данни от Юнона сонда с рентгенови наблюдения, за да откриете нещо интересно за северната и южната полярна Юпитер. Според тяхното проучване, което беше публикувано в текущия брой на научното списание Природа - Установено е, че Юпитер е интензивен, рентгеновите лъчи на Юпитер пулсират независимо един от друг.
Изследването, озаглавено „Независимите пулсации на северната и южната рентгенова аурора на Юпитер“, беше ръководено от Уилям Ричард Дън - физик в лабораторията за космическа наука Mullard и Центъра за планетарни науки към UCL. Екипът се състоеше също от изследователи от Харвард-Смитсонов център за астрофизика (CfA), Югозападния изследователски институт (SwRI), Центъра за космически полети на Маршал на НАСА, Лабораторията за реактивни двигатели и множество изследователски институции.
Както вече беше отбелязано, Аурорите на Юпитер донякъде са подобни на земните, тъй като те също са резултат от заредени частици от Слънцето (известен още като „слънчев вятър“), взаимодействащи с магнитното поле на Юпитер. Поради начина на структуриране на магнитните полета на Юпитер и Земята, тези частици се насочват към северните и южните полярни райони, където се йонизират в атмосферата. Това води до красив светлинен дисплей, който се вижда от космоса.
В миналото около полюсите на Юпитер са били забелязани аврори от рентгеновата обсерватория Чандра от НАСА и от космическия телескоп Хъбъл. Изследването на този феномен и механизмите зад него също беше една от целите на Юнона мисия, която в момента е в идеална позиция да проучи полюсите на Юпитер. С всяка орбита, която сондата прави, тя преминава от един от полюсите на Юпитер към другия - маневра, известна като перихов.
Заради своето проучване д-р Дън и неговият екип бяха принудени да консултират данни от XMM-Newton и рентгенологичните обсерватории на НАСА в Чандра. Това се дължи на факта, че докато той вече е придобил великолепни изображения и данни за атмосферата на Юпитер, то Юнона сондата няма рентгенов инструмент на борда. След като проучиха рентгеновите данни, д-р Дън и неговият екип забелязаха разлика между северната и южната аврора на Юпитер.
Докато рентгеновите емисии на северния полюс бяха нестабилни, увеличаващи се и намаляващи в яркостта, тези на южния полюс последователно пулсираха веднъж на всеки 11 минути. По принцип аурорите се случват независимо една от друга, което е различно от това как се държат аурорите на Земята - т.е. огледално се отразяват по отношение на тяхната активност. Както д-р Дън обясни в скорошно съобщение за пресата на UCL:
„Не очаквахме да видим рентгеновите точки на Юпитер да пулсират независимо, тъй като смятахме, че тяхната активност ще бъде координирана чрез магнитното поле на планетата. Трябва да проучим това допълнително, за да разработим идеи за това как Юпитер произвежда своята рентгенова аурора и мисията на НАСА Juno е наистина важна за това. "
Рентгеновите наблюдения бяха проведени между май и юни 2016 г. и март 2017 г. Използвайки тях, екипът изготви карти на рентгеновите емисии на Юпитер и идентифицира горещи точки на всеки полюс. Горещите точки покриват площ, която е по-голяма от повърхността на Земята. Изучавайки ги, д-р Дън и неговите колеги успяха да идентифицират модели на поведение, което показваше, че те се държат различно един от друг.
Естествено, екипът остана да се чуди какво може да обясни това. Една от възможностите, които предполагат е, че линиите на магнитното поле на Юпитер вибрират, произвеждайки вълни, които носят заредени частици към полюсите. Скоростта и посоката на тези частици могат да се променят с течение на времето, което води до евентуално сблъскване с атмосферата на Юпитер и генериране на рентгенови импулси.
Както обясни д-р Лиша Рей, физик от университета Ланкастър и съавтор на статията:
„Поведението на горещите точки на рентгеновите лъчи на Юпитер повдига важни въпроси за това какви процеси произвеждат тези аврори. Ние знаем, че е замесена комбинация от слънчеви вятърни йони и йони на кислород и сяра, първоначално от вулканични експлозии от луната на Юпитер, Йо. Относителното им значение за производството на рентгенови емисии обаче не е ясно. "
И както посочи Graziella Branduardi-Raymont - професор от катедрата по физика на космиката и климата на UCL и друг съавтор на изследването - това изследване дължи съществуването си на множество мисии. Това обаче беше съвършено времената на Юнона мисия, която работи около Юпитер от 5 юли 2016 г., която направи това проучване възможно.
„Това, което намирам особено завладяващо в тези наблюдения, особено по времето, когато Юнона прави измервания in situ, е фактът, че успяваме да видим и двата полюса на Юпитер наведнъж, рядка възможност, която за последно се е появила преди десет години,“ казах. „Сравняването на поведението на двата полюса ни позволява да научим много повече от сложните магнитни взаимодействия, които се случват в околната среда на планетата.“
Поглед напред, д-р Дън и неговият екип се надяват да комбинират рентгенови данни от XMM-Newton и Chandra с данни, събрани от Юнона за да придобиете по-добро разбиране за това как се произвеждат рентгенови аурори. Екипът се надява също да продължи да следи активността на полюсите на Юпитер през следващите две години, използвайки рентгенови данни във връзка с Юнона. В крайна сметка те се надяват да видят дали тези аурори са нещо обичайно или необичайно събитие.
"Ако можем да започнем да свързваме рентгеновите подписи с физическите процеси, които ги произвеждат, тогава можем да използваме тези подписи, за да разберем други тела във Вселената, като кафяви джуджета, екзопланети или може би дори неутронни звезди", каза д-р Дън , "Това е много мощна и важна стъпка към разбирането на рентгеновите лъчи в цялата Вселена и тази, която имаме само докато Джуно извършва измервания едновременно с Чандра и XMM-Нютон."
През следващото десетилетие се очаква сондата, предложена от ESA JUpiter ICy Moon Explorer (JUICE), да предостави ценна информация за атмосферата и магнитосферата на Юпитер. След като пристигне в системата на Йовиан през 2029 г., той също ще наблюдава аврорите на планетата, главно, за да може да проучи ефекта, който те имат върху галилейските луни (Йо, Европа, Ганимед и Калисто).
