Благодаря космическому аппарату Juno астрономы выяснили, что возникающие на полюсах Юпитера во время полярных сияний вспышки рентгеновского излучения формируются в результате того, что линии магнитного поля планеты периодически вибрируют.
Зонд Juno
© NASA
«Мы четыре десятилетия знали, что во время полярных сияний Юпитер вырабатывает вспышки рентгеновского излучения, но не понимали, почему это происходит. Мы знали лишь, что они были связаны с потоками ионов, которые падали в атмосферу планеты. Наше исследование показало, что эти частицы переносят плазменные волны, подобно тому, как возникают ионные полярные сияния на Земле», – рассказал научный сотрудник Калифорнийского университета Уильям Данн.
Долгое время астрономы считали, что полярные сияния в атмосферах планет Солнечной системы возникают в результате взаимодействий между их магнитным полем и заряженными частицами солнечного ветра. Магнитное поле заставляет заряженные частицы проникать в атмосферу планет в окрестностях своих полюсов. Там они сталкиваются с атомами газов, в результате чего и образуется свечение, которое называют полярным сиянием.
Самые мощные явления такого рода происходят на Юпитере: там они на несколько порядков мощнее земных. Наблюдения орбитальных телескопов и зонда Juno недавно указали, что эти сияния связаны не с частицами солнечного ветра, а с выбросами вулканов на поверхности Ио, одного из спутников Юпитера.
Благодая следующим наблюдениям Juno ученые обнаружили еще одну странность. Она была связана с рентгеновскими вспышками, которые постоянно возникают на полюсах Юпитера во время полярных сияний. Как оказалось, они появляются не одновременно, а попеременно – то на одном, то на другом полюсе планеты. Ученые не знают ни точных причин подобной асимметрии, ни механизмов появления подобных вспышек.
В ходе нового исследования Данн и его коллеги предположили, почему это происходит. Они сопоставили научные данные и снимки рентгеновского орбитального телескопа XMM-Newton и космического аппарата Juno.
Астрономы обнаружили, что одновременно с каждой приполярной вспышкой рентгеновского излучения на Юпитере приборы фиксировали колебания линий магнитного поля планеты. Они закручивали окружающие скопления плазмы в подобие спирали, разгоняли присутствующие в них ионы и заставляли их опускаться в сторону приполярных регионов планеты.
Там эти частицы сталкивались с молекулами газов, с результаты чего и образовывались вспышки рентгена. Аналогичным образом на Земле возникает один из типов полярных сияний, связанный с проникновением в верхние слои атмосферы заряженных ионов.
Астрономы пока не могут сказать, из-за чего возникают вибрации магнитного поля Юпитераю. Они допускают, что те могут быть связаны как с действием солнечного ветра на магнитосферу газового гиганта, так и с какими-то внутренними процессами в облаке из заряженных частиц, которые окружают Юпитер.
Данн и его коллеги надеются, что дальнейшие наблюдения Juno помогут получить ответ на этот вопрос. Это критически важно не только для понимания того, как возникают вспышки рентгена на Юпитере, но и для поисков возможных «клонов» этого явления в атмосфере Сатурна, Урана, Нептуна и других планет, обладающих собственным магнитным полем.
Статья опубликована в журнале Science Advances
Источник: ИТАР-ТАСС
