Jupiter'az élénken izzó auroráknak van egy titokzatos áramforrása

a NASA Juno űrszondája először észlelte, hogy az elektronok akár 400 000 voltos sebességgel is kilőnek a Jupiter légkörébe. Ez egy hatalmas mennyiségű energia, amely létrehozza a bolygó izzó auroráit. Ezeket a hihetetlenül magas feszültségeket azonban csak alkalmanként észlelik-és ez kérdéseket vet fel azzal kapcsolatban, hogy pontosan mi áll a bolygó néhány legélénkebb fénye mögött a pólusokon.

a Nature-ben ma közzétett tanulmányban részletezett felfedezést a Juno fedélzetén lévő műszerek tették lehetővé, amely egy kicsit több mint egy éve kering a Jupiter körül, közelebb haladva a pólusokhoz, mint bármely más űrhajó korábban. Részben megerősíti azt, amit a csillagászok vártak, de azt is megmutatja, hogy a Jupiter aurorái másképp viselkednek, mint a földi aurorák — olyan folyamatok révén, amelyeket még nem teljesen értünk.

az aurorák mind a földön, mind a Jupiteren akkor keletkeznek, amikor a töltött részecskék, mint az elektronok spirálisan lefelé haladnak a bolygó mágneses mező vonalain, belépve a légkörbe, és ragyogást hoznak létre. A Földön a legintenzívebb aurorákat a napviharok okozzák, amelyek akkor fordulnak elő, amikor a napból nagy energiájú részecskék esnek le bolygónkra. Amikor ezek a részecskék belépnek a légkörbe, kölcsönhatásba lépnek a gázokkal, és az égbolt vörös, zöld és kék lesz a pólusokon. A Jupiteren az aurorákat többnyire az Io-ból, a bolygó holdjából kilökődő részecskék alkotják. Az Io vulkánjai hatalmas mennyiségű ként és oxigént öntenek az űrbe, és részecskékkel töltik meg a Jupiter mágneses mezőjét.

mindkét bolygón az elektronokat elektromos áramok gyorsítják fel a mágneses mező vonalai mentén — hasonlóan ahhoz az elektromos áramhoz, amely a telefon töltőjének csatlakoztatásakor átmegy az aljzaton. A Földön a napszél az energiaforrás, amely akár 30 000 voltos elektronokat is lő. (Összehasonlításképpen, a foglalat az USA-ban 110-120 volt.) A Jupiteren a bolygó szupergyors forgása gigantikus elektromos generátorként működik, így a csillagászok arra számítottak, hogy az elektronokat a Jupiteren is nagyon magas feszültségek tüzelik. De ezt még soha nem figyelték meg, így Juno először adta meg a csillagászoknak ezt a lehetőséget.

“még soha nem repültünk közvetlenül a Jupiter pólusai felett” – mondja Jonathan Nichols, a Leicesteri Egyetem Fizika és csillagászat Tanszékének professzora, aki nem vett részt a tanulmányban. “Tehát Juno először mesél nekünk ezekről a részecskékről.”

az űrhajó rendkívül elliptikus pályán van a Jupiter körül, 53 naponta nagyon közel halad a pólusokhoz. A Jupiter auroráinak tanulmányozásához a szondát több műszerrel szerelték fel, köztük a Juno Energetic Particle Detector műszerrel (JEDI). A szonda körülbelül 30 mérföld / másodperc sebességgel halad a pólusok felett, így a méréseknek másodpercek alatt meg kell történniük-mondja Barry Mauk, a tanulmány társszerzője, a Jedi vezetője és a Johns Hopkins Egyetem Alkalmazott Fizikai Laboratóriumának tudósa, amely a műszert készítette. “Ez nagyon jelentős kihívás volt” – mondja Mauk a The Verge-nek. “Nagyon büszkék vagyunk arra, hogy ezt sikerült elérnünk.”

az aurorák feletti első repülésekor azonban a Juno nem észlelte a csillagászok által várt magas feszültségeket. “Nagyon meglepődtünk” – mondja Mauk. Aztán a flybys követése során az űrhajó végül észlelte az atmoszférában kilőtt elektronok aláírását, körülbelül ugyanolyan energiával-akár 400 000 voltos energiával.

a furcsa dolog azonban az, hogy ezek a magas feszültségek nem mindig vannak ott, mondja Mauk. Csak alkalmanként veszik észre őket. És néha Juno látja, hogy az elektronokat különböző energiákkal lövik le a légkörbe, látszólag véletlenszerű módon. Rejtély, hogy mi okozza az elektronok véletlenszerű gyorsulását különböző energiákon — amelyek nagyon fényes aurorákat hoznak létre — mondja Mauk.

“úgy tűnik, hogy a kép nem olyan világos, mint gondoltuk” – mondja Nichols a The Verge-nek. “Nem vagyok egészen biztos benne, hogyan lehet ilyen fényesen vezetni az aurorákat ezzel a mechanizmussal. De ez olyasmi, amit Juno a jövőben meg fog vizsgálni.”

a szonda folyamatosan repül a Jupiter pólusai mellett, és minden alkalommal, amikor ezt megteszi, adatokat gyűjt. “Minden alkalommal, amikor találkozunk, különböző dolgokat látunk” – mondja Mauk. Tehát Mauk reméli, hogy a következő megfigyelések segítenek a csillagászoknak megválaszolni azokat a kérdéseket, hogy miért olyan változatosak az aurorák, és miért néha erősek, néha gyengék.

a cél nem csak az aurorák mögött álló fizikai folyamatok megértése a Naprendszer legnagyobb bolygóján. Az univerzum más objektumai — például a pulzárok, az exobolygók és a fehér törpék — szintén rendelkeznek mágneses mezővel, és felgyorsítják a részecskéket oly módon, hogy hasonlítsanak a Jupiterére. “A Jupitert nemcsak a saját joga érdekli, hanem sokat mond nekünk hasonló asztrofizikai testekről is, amelyeket űrhajókkal nem tudunk elérni” – mondja Nichols.

a Juno pedig már felfedi, hogy ismeretlen folyamatok működnek a gázóriáson. “Ez számomra nagyon izgalmas, mert azt jelenti, hogy sokkal több dolgunk van, hogy kitaláljuk, mi is történik pontosan” – mondja Nichols. “Úgy tűnik, a Jupiter nem fogja olyan könnyedén feladni titkait.”