Misteriose immagini a raggi X ad alta energia spiate da Giove

Giove Infine, è stata osservata l’emissione di raggi X a lunghezze d’onda ad alta energia.

Emanazioni dalle aurore permanenti del pianeta gigante, rilevate dal telescopio spaziale a raggi X della NASA nessuna stellale emissioni sono la luce più energetica vista proveniente da qualsiasi pianeta del sistema solare (tranne la Terra).

Questa scoperta potrebbe far luce sull’aurora boreale più potente del sistema solare e risolvere un mistero secolare: perché l’Agenzia spaziale europea e la NASA condividono Odisseo La navicella spaziale non ha rilevato raggi X gioviani durante i suoi quasi tre decenni di attività tra il 1990 e il 2009.

La formazione dell’aurora boreale di Giove è un fenomeno davvero notevole. Ad entrambi i poli, il pianeta è circondato da aurore perpetue, invisibili ai nostri occhi, ma che brillano brillantemente alle lunghezze d’onda dell’ultravioletto. Queste regioni sono state osservate anche emettere raggi X a bassa energia o “morbidi” dagli osservatori di raggi X Chandra e XMM-Newton.

Gli scienziati ritengono che debba esserci anche un’alta energia, o raggi X “duri”., al di là di ciò che questi dispositivi possono rilevare. Quindi hanno usato Neustar per cercarlo.

“È molto difficile per i pianeti generare raggi X nella gamma rilevata da Neustar”, L’astrofisica Kaia Morey ha detto: dalla Columbia University.

“Ma Giove ha un enorme campo magnetico e gira molto velocemente. Queste due proprietà significano che la magnetosfera del pianeta agisce come un gigantesco acceleratore di particelle, ed è ciò che rende possibili queste emissioni ad alta energia”.

L’aurora boreale di Giove è simile e diversa dall’aurora boreale sulla Terra, poiché è generata da particelle che soffiano dal sole. Si scontrano con il campo magnetico terrestre, che invia particelle cariche come protoni ed elettroni che oscillano lungo le linee del campo magnetico verso i poli, dove piovono sull’alta atmosfera terrestre e si scontrano con le particelle atmosferiche. La risultante ionizzazione di queste particelle genera incredibili luci danzanti.

Su Giove il meccanismo di base è simile, ma ci sono alcune differenze. L’aurora boreale è costante e permanente, come notato in precedenza; Questo perché le particelle non sono solari, ma dalla luna di Giove Io, il mondo più vulcanico del sistema solare.

Emette costantemente anidride solforosa, che viene istantaneamente rimossa da una complessa interazione gravitazionale con il pianeta, ionizzando e formando un cerchio di plasma attorno al gigante gassoso. Le particelle da questo cerchio vengono inviate ronzando lungo le linee del campo magnetico ai poli, ecc.

Emissione rilevata da NuSTAR. (NASA/JPL-Caltech)

Questo processo genera raggi X morbidi, come è stato scoperto in precedenza. Ora è stata trovata anche una radiografia seria. Non è stata una scoperta facile, poiché i raggi X ad alta energia sono piuttosto deboli, ma i ricercatori hanno detto che ciò non spiega perché Ulisse non potesse rilevarli. Scoprono che la risposta sta nel modo in cui vengono generati i raggi X difficili.

Quando gli elettroni accelerano lungo le linee del campo magnetico di Giove, finiscono per entrare nell’atmosfera del pianeta ad alta velocità. Quando questi elettroni entrano vicino ai nuclei atomici e ai loro campi elettrici, questi elettroni vengono improvvisamente deviati e rallentati. Tuttavia, la loro energia cinetica deve andare da qualche parte, secondo la legge di conservazione dell’energia, in modo che venga convertita in radiazione X.

Questo è chiamato bremsstrahlung, o radiazione di frenatura. I raggi X molli sono generati tramite un meccanismo diverso chiamato scambio di carica, in cui gli elettroni vengono trasferiti in ioni, la cui eccitazione genera un bagliore.

Questi meccanismi producono un profilo ottico diverso, hanno detto i ricercatori. A energie più elevate, i raggi X di bremsstrahlung devono essere più deboli a energie più elevate, il che spiega perché Ulisse non li trova mai.

Il team ha modellato i dati incluso il meccanismo di bremsstrahlung e non solo ha abbinato le osservazioni NuSTAR, ma ha mostrato che le emissioni sono al di fuori dell’intervallo di sensibilità dell’Ulysses. Buono finora, ma stiamo appena iniziando a indagare su questo fenomeno.

Ad esempio, mentre NuSTAR è stato in grado di rilevare raggi X duri nella regione generale dell’aurora gioviana, non è stato in grado di determinare un punto di emissione esatto.

“La scoperta di queste emissioni non chiude il caso, ma apre un nuovo capitolo” L’astronomo William Dunn ha detto: dall’University College London nel Regno Unito.

“Abbiamo ancora molte domande su queste emissioni e sulle loro fonti. Sappiamo che i campi magnetici rotanti possono accelerare le particelle, ma non capiamo appieno come raggiungano velocità così elevate su Giove. Quali sono i processi di base che producono naturalmente tali particelle energetiche?” “

I futuri studi sui raggi X dell’aurora boreale di Giove potrebbero aiutare a fare più luce sulla fisica in gioco.

La ricerca è stata pubblicata in astronomia naturale.