Júpiter' s Las auroras vívidamente brillantes tienen una misteriosa fuente de energía

Por primera vez, la nave espacial Juno de la NASA ha detectado electrones que se disparan hacia la atmósfera de Júpiter a una velocidad de hasta 400.000 voltios. Esa es una enorme cantidad de energía que da lugar a las brillantes auroras del planeta. Estos voltajes increíblemente altos, sin embargo, solo se ven ocasionalmente, y eso está planteando preguntas sobre qué hay exactamente detrás de algunos de los destellos más vívidos del planeta en los polos.

El descubrimiento, detallado en un estudio publicado hoy en Nature, fue posible gracias a los instrumentos a bordo de Juno, que ha estado orbitando Júpiter durante poco más de un año, pasando por los polos más cerca que cualquier otra nave espacial antes. Confirma, en parte, lo que los astrónomos esperaban, pero también muestra que las auroras de Júpiter se comportan de manera diferente a las auroras de la Tierra, a través de procesos que aún no entendemos completamente.

Las auroras, tanto en la Tierra como en Júpiter, se forman cuando partículas cargadas como electrones descienden en espiral por las líneas de campo magnético de un planeta, ingresan a la atmósfera y crean un resplandor. En la Tierra, las auroras más intensas son causadas por tormentas solares, que ocurren cuando las partículas de alta energía expulsadas del Sol caen sobre nuestro planeta. Cuando estas partículas entran en la atmósfera, interactúan con los gases y hacen que el cielo brille de rojo, verde y azul en los polos. En Júpiter, las auroras están formadas por partículas expulsadas principalmente del Io, la luna del planeta. Los volcanes de Io arrojan grandes cantidades de azufre y oxígeno al espacio, cargando el campo magnético de Júpiter con partículas.

En ambos planetas, los electrones se aceleran a lo largo de las líneas del campo magnético por corrientes eléctricas, similares a la corriente eléctrica que pasa por el enchufe cuando enchufas el cargador de tu teléfono. En la Tierra, el viento solar es la fuente de energía, disparando electrones de hasta 30.000 voltios. (En comparación, su encaje en los EE.UU. es de 110-120 voltios. En Júpiter, es la rotación súper rápida del planeta la que actúa como un gigantesco generador eléctrico, por lo que los astrónomos esperaban que los electrones también fueran disparados por voltajes muy altos en Júpiter. Pero nunca habían observado esto antes, por lo que Juno dio a los astrónomos esa oportunidad por primera vez.

» Nunca antes habíamos volado sobre los polos de Júpiter», dice Jonathan Nichols, profesor del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Leicester, que no participó en el estudio. «Así que Juno nos habla de esas partículas por primera vez.»

La nave espacial está en una órbita extremadamente elíptica alrededor de Júpiter, pasando muy cerca de los polos cada 53 días. Para estudiar las auroras de Júpiter, la sonda estaba equipada con varios instrumentos, incluido el Detector de Partículas Energéticas Juno (JEDI). La sonda viaja a unas 30 millas por segundo sobre los polos, por lo que las mediciones tienen que realizarse en cuestión de segundos, dice Barry Mauk, coautor del estudio, jefe de JEDI y científico del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, que fabricó el instrumento. «Ese fue un desafío muy importante», le dice Mauk a The Verge. «Estamos muy orgullosos de haber sido capaces de lograrlo.»

En su primer sobrevuelo sobre las auroras, sin embargo, Juno no detectó los altos voltajes esperados por los astrónomos. «Nos sorprendió mucho», dice Mauk. Luego, en los siguientes vuelos, la nave espacial finalmente detectó la firma de electrones que se disparaban a la atmósfera a aproximadamente la misma energía, tan alta como 400,000 voltios.

Lo curioso, sin embargo, es que estos altos voltajes no siempre están allí, dice Mauk. Sólo se ven de vez en cuando. Y a veces, Juno está detectando electrones que se disparan en la atmósfera con todas las energías diferentes, de una manera aparentemente aleatoria. Lo que está causando esta aceleración aleatoria de electrones a diferentes energías, que crean auroras muy brillantes, es un misterio, dice Mauk.

«Parece que la imagen no es tan clara como pensábamos», le dice Nichols a The Verge. «No estoy muy seguro de cómo manejas las auroras tan brillantes con ese mecanismo en particular. Pero eso es algo que Juno estará mirando en el futuro.»

La sonda va a seguir volando por los polos de Júpiter, y cada vez que lo hace, recopila datos. «Cada vez que tenemos un encuentro, vemos cosas diferentes», dice Mauk. Así que Mauk espera que las próximas observaciones ayuden a los astrónomos a responder las preguntas de por qué las auroras son tan variables, y por qué a veces son fuertes y a veces débiles.

El objetivo no es solo comprender los procesos físicos detrás de las auroras en el planeta más grande del Sistema Solar. Otros objetos alrededor del Universo, como púlsares, exoplanetas y enanas blancas, también tienen campos magnéticos, y también aceleran las partículas de una manera que puede parecerse a la de Júpiter. Pero Júpiter está en nuestro patio trasero, por lo que en realidad es accesible. «Júpiter no solo está interesado en sí mismo, sino que también nos dice mucho sobre cuerpos astrofísicos similares a los que no podemos alcanzar con naves espaciales», dice Nichols.

Y Juno ya está revelando que hay procesos desconocidos trabajando en el gigante gaseoso. «Eso para mí es muy emocionante porque significa que tenemos mucho más trabajo por hacer para averiguar qué está pasando exactamente», dice Nichols. «Parece que Júpiter no va a revelar sus secretos tan a la ligera.»