Para ilmuwan akhirnya memecahkan misteri auror sinar-X yang spektakuler di Jupiterpit

Para ilmuwan telah memecahkan teka-teki selama satu dekade tentang bagaimana Jupiter menciptakan aurora reguler dari sinar-X.

Sinar-X adalah bagian dari ledakan cahaya tampak dan tak terlihat di planet raksasa, yang dipicu oleh partikel ion bermuatan yang berinteraksi dengan atmosfernya.

Fenomena serupa terjadi di Bumi yang menciptakan aurora borealis – juga dikenal sebagai cahaya utara – yang dapat dilihat di negara-negara paling utara selama bulan-bulan yang lebih dingin.

Tapi cahaya utara Jupiter jauh lebih kuat daripada Bumi karena mereka melepaskan ratusan gigawatt energi. Energi dari kutub utara dan selatan Yupiter ini begitu kuat sehingga cukup untuk memasok listrik secara singkat kepada semua orang.

Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh University College London (UCL) dan Akademi Ilmu Pengetahuan China di Beijing akhirnya menemukan bagaimana cahaya utara ini terbentuk setelah 40 tahun.

Para ilmuwan menemukan bahwa sinar-X dipicu oleh osilasi teratur di garis medan magnet Jupiter yang mengelilingi planet dalam lingkaran vertikal yang menghubungkan dari kutub utara ke kutub selatannya.

Osilasi ini menghasilkan gelombang plasma – gas terionisasi – yang memungkinkan partikel ion berat untuk “berselancar” di sepanjang garis medan magnet hingga mencapai atmosfer planet dan melepaskan sejumlah besar energi dalam bentuk sinar-X.

Kilatan sinar-X dihasilkan setiap 27 menit dalam pengamatan yang dilakukan oleh para ilmuwan.

Partikel ion bermuatan yang bertabrakan dengan atmosfer Jupiter berasal dari gas vulkanik yang mengalir ke luar angkasa dari gunung berapi raksasa di Io, salah satu dari 79 bulan Jupiter.

Gas ini menjadi terionisasi – atomnya kehilangan elektron karena tabrakan di sekitar Yupiter – dan membentuk cincin donat plasma di sekitar Yupiter, yang dikenal sebagai torus plasma Io.

dr. William Dunn dari UCL Mullard Space Science Laboratory mengatakan, “Kami melihat Jupiter menghasilkan aurora sinar-X selama empat dekade, tetapi kami tidak tahu bagaimana itu terjadi. Kami hanya tahu mereka diproduksi ketika ion menabrak atmosfer planet.

“Sekarang kita tahu bahwa ion-ion ini diangkut oleh gelombang plasma – sebuah penjelasan yang belum pernah dikemukakan sebelumnya, meskipun ada proses serupa yang menciptakan aurora Bumi.

“Oleh karena itu, ini bisa menjadi fenomena universal yang hadir di banyak lingkungan berbeda di luar angkasa.”

Para peneliti menggabungkan pengamatan jarak dekat di sekitar Jupiter dari satelit Juno NASA – yang telah mengorbit planet terbesar di tata surya kita sejak 2016 – dengan pengukuran sinar-X simultan dari XMM Newton Observatory Badan Antariksa Eropa, yang mengorbit.

Pengamatan ini dilakukan terus menerus selama 26 jam.

Para ilmuwan menemukan korelasi yang jelas antara gelombang yang terdeteksi oleh Juno dalam plasma dan letusan aurora sinar-X yang direkam oleh X-MM Newton di kutub utara Jupiter. Para peneliti kemudian menggunakan model komputer untuk mengkonfirmasi bahwa gelombang akan mendorong partikel ion berat menuju atmosfer Jupiter.

Profesor Graziella Branduardi-Raymont berkata, “Sinar-X biasanya dihasilkan oleh fenomena yang sangat kuat dan dahsyat seperti lubang hitam dan bintang neutron, jadi tampaknya aneh bahwa planet biasa juga menghasilkannya.

“Kita tidak pernah bisa mengunjungi lubang hitam karena mereka berada di luar perjalanan ruang angkasa, tetapi Jupiter ada di depan pintu kita. Dengan kedatangan satelit Juno di orbit Jupiter, para astronom sekarang memiliki kesempatan fantastis untuk lebih dekat dan pribadi dengan lingkungan yang menghasilkan sinar-X.”

Alasan mengapa garis medan magnet Jupiter bergetar secara teratur tidak jelas, tetapi ada teori bahwa getaran dapat disebabkan oleh angin matahari atau arus plasma berkecepatan tinggi di magnetosfer planet – area yang dikendalikan oleh medan magnet ini. Magnetosfer Jupiter sekitar 20.000 kali lebih kuat dari Bumi.

dr. Zhonghua Yao mengatakan proses serupa kemungkinan terjadi di sekitar Saturnus, Uranus, Neptunus dan “mungkin juga exoplanet.”

Studi baru ini diterbitkan dalam jurnal Kemajuan ilmiah.