木星'の鮮やかに輝くオーロラは神秘的な電源

を持っていますNASAのJuno宇宙船は、電子が最大400,000ボルトで木星の大気中に発射されているのを初めて発見しました。 それは惑星の輝くオーロラを引き起こす膨大な量のエネルギーです。 しかし、これらの信じられないほど高い電圧は時折しか発見されません—そしてそれは極で惑星の最も鮮やかな輝きのいくつかの背後に正確に何があるのかについて疑問を投げかけています。

この発見は、今日Natureに掲載された研究で詳述されており、Junoに搭載されている機器によって可能になりました。Junoは、木星を1年以上周回しており、他のどの宇宙船よりも近くにある極を通過しています。 それは、天文学者が期待していたことを部分的に確認しますが、木星のオーロラは地球上のオーロラとは異なる振る舞いを示しています—私たちはまだ完全に理解していません。

オーロラは、地球と木星の両方で、電子のような荷電粒子が惑星の磁力線を螺旋状にして大気に入り、輝きを作り出すときに形成されます。 地球上では、最も強いオーロラは、太陽から放出された高エネルギー粒子が私たちの惑星に降り注ぐときに起こる太陽嵐によって引き起こされます。 これらの粒子が大気に入ると、それらはガスと相互作用し、空を極で赤、緑、青に輝かせます。 木星では、オーロラは主に惑星の月であるイオから放出された粒子によって形成されます。 イオの火山は膨大な量の硫黄と酸素を宇宙に噴出させ、木星の磁場に粒子をロードします。

両方の惑星では、電子は磁力線に沿って電流によって加速されます—あなたがあなたの携帯電話の充電器を差し込むときにソケッ 地球上では、太陽風が電源であり、最大30,000ボルトで電子を発射します。 （比較では、米国のあなたのソケットは110-120ボルトです。）木星では、巨大な発電機として機能するのは惑星の超高速回転であるため、天文学者は木星の非常に高い電圧によっても電子が発射されると予想し しかし、彼らはこれまでにこれを観察したことがなかったので、ジュノは天文学者に初めてその機会を与えました。

研究に参加しなかったレスター大学の物理学・天文学学科の教授であるジョナサン・ニコルズは、「私たちはこれまで木星の両極の上空を飛行したことがない」と述べている。 “だからジュノは初めてそれらの粒子について私たちに言っています。”

宇宙船は木星の周りを非常に楕円軌道に乗っており、53日ごとに極に非常に近い軌道を通過しています。 木星のオーロラを研究するために、探査機にはJuno Energetic Particle Detector Instrument（JEDI）を含むいくつかの機器が装備されていました。 プローブは、極の上で毎秒約30マイルで移動しているので、測定は数秒で行わなければならない、と研究の共著者バリー-モーク、ジェダイのリードと機器を作ったジョンズ-ホプキンス大学応用物理学研究所の科学者は述べています。 「それは非常に大きな挑戦でした」とMaukはThe Vergeに語っています。 “私たちはそれをやってのけることができたという事実を非常に誇りに思っています。”

はオーロラ上空での最初のフライバイで、天文学者たちが予想していた高電圧をジュノは検出しなかった。 “私たちは非常に驚きました”とMauk氏は言います。 その後、flybysに続いて、宇宙船は最終的に400,000ボルトの高さで、ほぼ同じエネルギーで大気中に発射されている電子の署名を検出しました。

興味深いのは、これらの高電圧が常に存在するとは限らないということだ、とMauk氏は言う。 彼らは時折しか発見されていません。 そして、時には、Junoは、一見ランダムな方法で、すべての異なるエネルギーで大気を発射されている電子をスポッティングしています。 非常に明るいオーロラを作り出す、さまざまなエネルギーでの電子のこのランダムな加速を引き起こしているのは謎です、とMaukは言います。

「写真は思ったほどはっきりしていないようだ」とNichols氏はThe Vergeに語った。 「そのメカニズムでオーロラをどのように明るく駆動するのか、私はよくわかりません。 しかし、それはJunoが将来的に見ているものです。「

探査機は木星の極を飛行し続け、そのたびにデータを収集します。 “出会いがあるたびに、私たちは別のものを見ます”とMaukは言います。 だから、Maukは、次の観測が天文学者がなぜオーロラが非常に可変であるのか、なぜそれらが時々強く、時には弱いのかという質問に答えるのを助けることを期待しています。

目標は、太陽系最大の惑星のオーロラの背後にある物理的な過程を理解することだけではありません。 パルサー、太陽系外惑星、白色矮星のような宇宙の周りの他の物体にも磁場があり、木星のような方法で粒子を加速させます。しかし、木星は私たちの裏庭にあるので、実際にはアクセス可能です。 「木星はそれ自身の権利に興味があるだけでなく、宇宙船では到達できない同様の天体についても多くのことを教えてくれます」とNichols氏は言います。

そして、ジュノはすでにガス巨人に未知のプロセスがあることを明らかにしている。 「私にとっては、何が起こっているのかを正確に把握するためにもっと多くの仕事があることを意味するので、非常にエキサイティングです」とNichols氏は “木星はその秘密を軽く放棄するつもりはないようです。”