El fuerte campo magnético de rotación rápida de Júpiter proporciona un laboratorio natural que es importante para comprender la dinámica de los plasmas de alta energía. Espectaculares llamaradas de rayos X aurorales detectan los procesos más energéticos que gobiernan los campos magnéticos, pero son exclusivos de Júpiter. Desde su descubrimiento hace 40 años, aún se desconocen los procesos que componen estas combustiones. En un nuevo estudio, investigadores planetarios del Reino Unido, Estados Unidos, China y Bélgica encontraron que las vibraciones ocasionales de las líneas del campo magnético de Júpiter desencadenaban rayos X aurorales; Estas vibraciones crean ondas de plasma que “surfean” partículas iónicas sólidas con líneas de campo magnético, emitiendo energía en forma de rayos X hasta que se rompen en una atmósfera gigantesca.

Aurora de rayos X de Júpiter. Créditos de imagen: ESA / NASA / Zhonghua Yao / William Dunn.

El campo magnético de Júpiter es muy fuerte, unas 20.000 veces más fuerte que la Tierra, por lo que su campo magnético, el área controlada por este campo magnético, es muy grande. Si fuera visible en el cielo nocturno, sería muchas veces el tamaño de nuestra luna.

En la Tierra, entre 65 y 80 grados de latitud, la aurora solo es visible en un cinturón alrededor de los polos magnéticos.

Más allá de los 80 grados, la emisión auroral desaparece porque las líneas del campo magnético aquí salen de la Tierra y se conectan con el campo magnético del viento solar, que es un flujo constante de partículas cargadas eléctricamente emitidas por el sol.

Estas se denominan líneas de campo abierto y, en la imagen tradicional, no se espera que las regiones polares de alta latitud de Júpiter y Saturno emitan auroras significativas.

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Sin embargo, Aurora de rayos X de Júpiter No coincide con esta imagen. Están con la polaridad del cinturón auroral principal, latiendo constantemente, y A veces puede ser diferente Del Polo Sur al Polo Norte.

Estas son características comunes de un campo magnético “cerrado”, donde la línea del campo magnético sale del planeta en un polo y se vuelve a conectar con otro.

“Hemos visto a Júpiter producir auroras de rayos X durante cuatro décadas, pero no sabemos cómo sucedió”, dijo el Dr. William Dunn, investigador del Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard e investigador del University College London and Centre. para Ciencias Planetarias. Astronomía del Centro Harvard-Smithsonian.

“Sabemos que los iones se produjeron cuando chocaron contra la atmósfera del planeta”.

Usando simulaciones por computadora, el Dr. Dunn y sus colegas pueden vincular las erupciones de rayos X aurorales previamente formadas con los campos magnéticos cerrados que se forman dentro de Júpiter y luego viajar millones de millas antes de regresar.

El 16 y 17 de julio de 2017, el laboratorio de rayos X XMM-Newton de la ESA observó a Júpiter durante 26 horas consecutivas y observó que la flecha de los rayos X latía cada 27 minutos.

Mientras tanto, el Juno Orbiter de la NASA viajaba entre 62 y 68 radiaciones de Júpiter por encima de las del planeta antes del amanecer. Esta es el área donde se ha sugerido que las simulaciones en equipo son importantes para activar pulsos.

Por lo tanto, los investigadores buscaron datos de Juno para cualquier proceso magnético que ocurriera al mismo ritmo.

Descubrieron que la aurora de rayos X pulsante es causada por las fluctuaciones del campo magnético de Júpiter.

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A medida que el planeta gira, atrae su campo magnético. El campo magnético se ve afectado y comprimido directamente por las partículas del viento solar. Estas contracciones son partículas calientes atrapadas en el campo magnético de Júpiter.

Esto desencadena un evento llamado ondas ciclotrónicas de iones electromagnéticos (EMIC), en el que las partículas son impulsadas por líneas de campo.

Las partículas son átomos cargados eléctricamente llamados iones. Los iones guiados por el campo “surfean” ondas EMIC a intervalos de millones de km, y eventualmente ingresan a la atmósfera del planeta y desencadenan auroras de rayos X.

“Ahora sabemos que estos iones son transportados por ondas de plasma, una explicación que no se ha propuesto antes, aunque un proceso similar crea la propia aurora de la Tierra”, dijo el Dr. Dunn.

“Por lo tanto, puede ser un fenómeno global que ocurre en diferentes contextos en el espacio”.

“Ahora que hemos identificado este proceso básico, hay muchas posibilidades de estudiarlo en el próximo lugar”, dijo el Dr. Jonghua Yao, investigador de la Academia China de Ciencias y el Instituto Geológico y Geofísico del Earth College. Y Ciencias Planetarias en la Universidad de la Academia de Ciencias de China.

“Procesos similares pueden ocurrir en Saturno, Urano, Neptuno y posiblemente exoplanetas. Diferentes tipos de partículas cargadas ‘navegan’ en ondas”.

“Los rayos X generalmente son producidos por fenómenos muy poderosos y violentos como los agujeros negros y las estrellas de neutrones, por lo que parece extraño que sean simples planetas”, dijo Graciella Brandiwardi-Raymond, investigadora del Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard de la universidad. College London.

“Nunca podemos ver agujeros negros porque están más allá de los viajes espaciales, pero Júpiter está a la vuelta de la esquina”.

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“Con el satélite Juno en órbita alrededor de Júpiter, los astrónomos tienen ahora una oportunidad fantástica de estudiar el entorno en el que se forman los rayos X”.

La Recomendaciones Aparecer en la revista Avances científicos.

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Jongua Yao Y otros. 2021. Revelando el origen de las quemaduras auditivas de rayos X de Júpiter. Avances científicos 7 (28): eabf0851; doi: 10.1126 / sciadv.abf0851