Jupiter' s živě zářící polární záře mají tajemný zdroj energie

poprvé v historii kosmická loď Juno NASA spatřila elektrony vystřelené dolů do Jupiterovy atmosféry rychlostí až 400 000 voltů. To je obrovské množství energie, která dává vzniknout zářícím polárním paprskům planety. Tato neuvěřitelně vysoká napětí jsou však pozorována jen příležitostně — a to vyvolává otázky o tom, co přesně je za některými z nejživějších záři planety na pólech.

objev, podrobně popsaný ve studii zveřejněné dnes v Nature, byl umožněn nástroji na palubě Juno, která obíhá kolem Jupitera o něco více než rok a prochází póly blíže než jakákoli jiná kosmická loď předtím. Částečně to potvrzuje to, co astronomové očekávali,ale také to ukazuje, že Jupiterovy polární záře se chovají jinak než polární záře na Zemi-prostřednictvím procesů, kterým ještě plně nerozumíme.

polární záře na Zemi i Jupiteru se vytvářejí, když nabité částice, jako jsou elektrony, spirálovitě klesají po magnetickém poli planety, vstupují do atmosféry a vytvářejí záři. Na Zemi jsou nejintenzivnější polární záře způsobeny slunečními bouřkami, ke kterým dochází, když na naší planetě prší vysokoenergetické částice vysunuté ze slunce. Když tyto částice vstupují do atmosféry, interagují s plyny a způsobují, že obloha svítí červeně, zeleně a modře na pólech. Na Jupiteru jsou polární záře tvořeny částicemi vysunutými převážně z Io, měsíce planety. Io sopky chrlí obrovské množství síry a kyslíku do vesmíru a zatěžují Jupiterovo magnetické pole částicemi.

na obou planetách jsou elektrony urychlovány podél linií magnetického pole elektrickými proudy-podobně jako elektrický proud, který prochází zásuvkou, když připojíte nabíječku telefonu. Na Zemi je zdrojem energie sluneční vítr, který vypaluje elektrony až 30 000 voltů. (Pro srovnání, vaše zásuvka v USA je 110-120 voltů.) Na Jupiteru je to Superrychlá rotace planety, která působí jako gigantický elektrický generátor, takže astronomové očekávali, že elektrony budou vypalovány velmi vysokým napětím i na Jupiteru. Ale nikdy předtím to nepozorovali, takže Juno dal astronomům tuto příležitost poprvé.

„nikdy jsme neletěli přímo nad póly Jupitera,“ říká Jonathan Nichols, profesor na Katedře fyziky a astronomie na univerzitě v Leicesteru, který se studie nezúčastnil. „Takže Juno nám o těchto částicích poprvé říká.“

kosmická loď je na extrémně eliptické oběžné dráze kolem Jupiteru a každých 53 dní prochází velmi blízko pólů. Pro studium Jupiterových polární záře byla sonda vybavena několika nástroji, včetně Juno Energy Particle Detector Instrument (JEDI). Sonda cestuje rychlostí asi 30 mil za sekundu přes póly, takže měření musí proběhnout během několika sekund, říká spoluautor studie Barry Mauk, vedoucí pro JEDI a vědec z laboratoře aplikované fyziky Johns Hopkins University, která přístroj vyrobila. „To byla velmi podstatná výzva,“ říká Mauk The Verge. „Jsme velmi hrdí na to, že jsme to dokázali vytáhnout.““

při svém prvním přeletu nad polární záře však Juno nezjistil vysoké napětí, které astronomové očekávali. „Byli jsme velmi překvapeni,“ říká Mauk. Pak, v následujících flybys, kosmická loď konečně detekovala podpis elektronů vypálených do atmosféry na přibližně stejnou energii-až 400 000 voltů.

zvláštní je, že tato vysoká napětí nejsou vždy k dispozici, říká Mauk. Jsou spatřeni jen občas. A někdy Juno pozoruje elektrony vypálené do atmosféry se všemi různými energiemi, zdánlivě náhodným způsobem. Co způsobuje toto náhodné zrychlení elektronů při různých energiích-které vytvářejí velmi jasné polární záře-je záhadou, říká Mauk.

„zdá se, že obrázek není tak jasný, jak jsme si mysleli,“ říká Nichols The Verge. „Nejsem si úplně jistý, jak řídíte polární záře tak jasně s tímto konkrétním mechanismem. Ale to je něco, na co se Juno bude v budoucnu dívat.“

sonda bude dál létat Jupiterovými póly a pokaždé, když tak učiní, shromažďuje data. „Pokaždé, když máme setkání, vidíme různé věci,“ říká Mauk. Mauk tedy doufá, že další pozorování pomohou astronomům odpovědět na otázky, proč jsou polární záře tak variabilní a proč jsou někdy silné a někdy slabé.

cílem není pochopit pouze fyzické procesy za polární záře na největší planetě sluneční soustavy. Jiné objekty kolem vesmíru — jako pulsary, exoplanety a bílí trpaslíci — mají také magnetická pole a také urychlují částice způsobem, který se může podobat Jupiterovi. ale Jupiter je v našem dvorku, takže je ve skutečnosti přístupný. „Jupiter se nejen zajímá o své vlastní právo, ale také nám hodně říká o podobných astrofyzikálních tělech, ke kterým nemůžeme dosáhnout pomocí kosmických lodí,“ říká Nichols.

a Juno již odhaluje, že na plynovém gigantu existují neznámé procesy. „To je pro mě velmi vzrušující, protože to znamená, že máme mnohem více práce, abychom zjistili, co se přesně děje,“ říká Nichols. „Jupiter se nevzdá svých tajemství tak lehce, jak se zdá.“