Na Jowiszu wykryto rekordowo intensywne promieniowanie. Naukowcy nigdy czegoś takiego nie widzieli

Zorze na Jowiszu wytwarzają niskoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie. Nowe badania ujawniły promieniowanie o wyższej częstotliwości i wyjaśniają, dlaczego 30 lat temu umknęło ono innej misji NASA.
Południowa półkula Jowisza widziana przez sondę Juno
Południowa półkula Jowisza widziana przez sondę Juno

Naukowcy badają Jowisza od lata 70. ubiegłego wieku, ale największa planeta Układu Słonecznego nadal skrywa wiele tajemnic. Ostatnie obserwacje przeprowadzone przez obserwatorium kosmiczne NuSTAR ujawniły najbardziej energetyczne światło, jakie kiedykolwiek wykryto z Jowisza. Ba, jest to najbardziej energetyczne światło, jakie kiedykolwiek namierzono z planety Układu Słonecznego innej niż Ziemia. Szczegóły opisano w Nature Astronomy.

Czego nie dostrzegł Ulysses

Promieniowanie rentgenowskie ma wyższą energię i krótszą długość fali niż światło widzialne. Obserwatorium rentgenowskie Chandra NASA oraz obserwatorium ESA XMM-Newton badały niskoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie pochodzące z zórz Jowisza. Są to jasne smugi w postaci północnego i południowego bieguna planety, podobne do ziemskich zórz polarnych. Te na Jowiszu powstają, gdy wulkany na księżycu Io bombardują gazowego olbrzyma jonami. Potężne pole magnetyczne Jowisza przyspiesza te cząsteczki i kieruje w stronę biegunów planety, gdzie zderzają się z jej atmosferą i uwalniają energię w postaci światła.

Czytaj też: Niezwykłe zorze na Saturnie. Na Ziemi takich nie doświadczymy

Sonda kosmiczna Juno potwierdziła, że elektrony z Io są także przyspieszane przez pole magnetyczne Jowisza. Naukowcy podejrzewali, że cząstki te powinny wytwarzać wysokoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie – o energii wyższej niż promieniowanie zaobserwowane przez instrumenty Chandra i XMM-Newton. Satelita NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) wreszcie potwierdził tę hipotezę.

To dość trudne dla planet, aby generować promieniowanie rentgenowskie w zakresie, który wykrywa NuSTAR. Ale Jowisz ma ogromne pole magnetyczne i bardzo szybko się obraca. Te dwie cechy oznaczają, że magnetosfera planety działa jak gigantyczny akcelerator cząstek i to właśnie sprawia, że te wysokoenergetyczne emisje są możliwe.Kaya Mori, astrofizyk z Uniwersytetu Columbia
Promieniowanie rentgenowskie wychwycone przez NuSTAR

Naukowcy zastanawiali się, dlaczego promieniowanie rentgenowskie nie zostało wykryte przez sondę Ulysses, która wystartowała w 1990 r. i działała aż do 2009 r. Winowajcą jest prawdopodobnie zjawisko znane jako promieniowanie hamowania. Kiedy szybko poruszające się elektrony napotykają na naładowane atomy w atmosferze Jowisza, są przyciągane do atomów jak magnesy. To powoduje, że elektrony gwałtownie zwalniają i tracą energię w postaci wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego. To tak, jakby szybko jadący samochód przekazywał energię do układu hamulcowego, aby zwolnić.

Gdyby wykonać prostą ekstrapolację danych z NuSTARa, okazałoby się, że Ulysses powinien być w stanie wykryć promieniowanie X na Jowiszu. Ale zbudowaliśmy model, który uwzględnia emisję promieniowania hamowania i model ten nie tylko pasuje do obserwacji NuSTAR, ale pokazuje nam, że przy jeszcze wyższych energiach, promieniowanie X byłoby zbyt słabe, aby Ulysses mógł je wykryć.Shifra Mandel, doktorantka astrofizyki na Uniwersytecie Columbia

Więcej na ten temat można przeczytać w oficjalnym komunikacie NASA.