Sumber sinar-x aneh Jupiter terungkap

Sebuah teka-teki tentang cahaya utara dan selatan yang intens dari raksasa gas telah diuraikan.

Astronom planet menggabungkan pengukuran dari pesawat ruang angkasa Juno NASA yang mengorbit Jupiter dengan data dari misi XMM Newtonian ESA (Badan Antariksa Eropa) yang mengorbit untuk memecahkan misteri berusia 40 tahun tentang asal-usul Auror sinar-X Jupiter yang tidak biasa. Untuk pertama kalinya mereka melihat seluruh mekanisme bekerja: atom atau ion bermuatan listrik, yang bertanggung jawab atas sinar-X, “menjelajah” gelombang elektromagnetik di medan magnet Jupiter turun ke atmosfer raksasa gas.

Sebuah makalah tentang penelitian ini diterbitkan dalam jurnal pada 9 Juli 2021. dirilis Kemajuan ilmiah.

Cahaya utara telah ditemukan di tujuh planet di tata surya kita. Beberapa dari pertunjukan cahaya ini terlihat oleh mata manusia; yang lain menghasilkan panjang gelombang cahaya yang hanya dapat kita lihat dengan teleskop khusus. Panjang gelombang yang lebih pendek membutuhkan lebih banyak energi untuk menghasilkan. Jupiter memiliki lampu kutub terkuat di tata surya dan merupakan satu-satunya

Para astronom planet telah tertarik dengan emisi aurora sinar-X Jupiter sejak penemuan mereka empat dekade lalu karena tidak segera jelas bagaimana energi yang dibutuhkan untuk membuatnya dihasilkan. Mereka tahu bahwa Cahaya Utara dan Selatan Jovian yang mengejutkan ini dipicu oleh ion-ion yang menabrak atmosfer Jupiter. Sejauh ini, bagaimanapun, para ilmuwan belum mengetahui bagaimana ion yang bertanggung jawab untuk pertunjukan cahaya sinar-X masuk ke atmosfer di tempat pertama.

Di Bumi, aurora biasanya hanya terlihat di sabuk di sekitar kutub magnet antara garis lintang 65 dan 80 derajat. Di luar 80 derajat, pancaran aurora menghilang karena garis medan magnet meninggalkan bumi dan bergabung dengan medan magnet dalam angin matahari, aliran konstan partikel bermuatan listrik yang dikeluarkan oleh matahari. Ini disebut garis medan terbuka, dan dalam citra tradisional, daerah kutub di garis lintang tinggi Yupiter dan Saturnus juga diperkirakan tidak memancarkan aurora substansial.

Namun, Auror sinar-X Jupiter berbeda. Mereka ada dan berdenyut menuju sabuk cahaya kutub, dan yang ada di Kutub Utara seringkali berbeda dengan yang ada di Kutub Selatan. Ini adalah ciri khas medan magnet tertutup di mana garis medan magnet meninggalkan planet di satu kutub dan terhubung kembali dengan planet di kutub lainnya. Semua planet dengan medan magnet memiliki komponen medan terbuka dan tertutup.

Para ilmuwan yang mempelajari fenomena tersebut beralih ke simulasi komputer dan menemukan bahwa auror sinar-X yang berdenyut dapat dihubungkan ke medan magnet tertutup yang dibuat di dalam Jupiter dan kemudian membentang jutaan kilometer ke luar angkasa sebelum berkembang kembali. Tapi bagaimana Anda bisa membuktikan bahwa model itu layak?

Penulis penelitian menggunakan data yang dikumpulkan oleh Juno dan XMM-Newton dari 16-17 Juli 2017. Selama periode dua hari, XMM-Newton mengamati Jupiter terus menerus selama 26 jam dan melihat aurora sinar-X yang berdenyut setiap 27 menit.

Pada saat yang sama, Juno telah melakukan perjalanan antara 62 dan 68 jari-jari Jupiter (sekitar 2,8 hingga 3 juta mil, atau 4,4 hingga 4,8 juta kilometer) di atas area sebelum fajar di planet ini. Ini adalah wilayah yang, menurut simulasi tim, penting untuk memicu denyut. Jadi mereka mencari data Juno untuk proses magnetik yang terjadi pada kecepatan yang sama.

Mereka menemukan bahwa fluktuasi medan magnet Jupiter menyebabkan auror sinar-X berdenyut. Batas luar medan magnet dipukul dan dikompresi langsung oleh partikel angin matahari. Kompresi ini memanaskan ion yang terperangkap di medan magnet Jupiter yang luas, yang berjarak jutaan mil dari atmosfer planet.

Ini memicu fenomena yang dikenal sebagai gelombang siklotron ion elektromagnetik (EMIC), di mana partikel diarahkan sepanjang garis medan. Dipandu oleh medan, ion naik gelombang EMIC lebih dari jutaan kilometer di ruang angkasa, akhirnya menabrak atmosfer planet dan memicu auror sinar-X.

“Apa yang kami lihat di data Juno adalah rangkaian peristiwa yang indah ini. Kami melihat kompresi terjadi, kami melihat gelombang EMIC yang dipicu, kami melihat ion, dan kemudian kami melihat pulsa ion bergerak di sepanjang garis medan, ”kata William Dunn dari Mullard Space Science Laboratory, University College London, dan rekan penulis makalah. “Kemudian beberapa menit kemudian, XMM melihat ledakan sinar-x.”

Setelah bagian yang hilang dari proses pertama kali diidentifikasi, ini membuka banyak kemungkinan di mana ia dapat diperiksa selanjutnya. Di Jupiter, misalnya, medan magnet diisi dengan ion belerang dan oksigen yang dipancarkan oleh gunung berapi di bulan Io. Di Saturnus, bulan Enceladus memancarkan air ke luar angkasa dan mengisi medan magnet Saturnus dengan ion golongan air.

Untuk informasi lebih lanjut tentang penemuan ini, lihat Ilmuwan Memecahkan Misteri 40 Tahun Aurora Sinar-X Yupiter yang Spektakuler.

Referensi: “Mengungkap Sumber Sinar-X Jupiter Aurora Flare” oleh Zhonghua Yao, William R. Dunn, Emma E. Woodfield, George Clark, Barry H. Mauk, Robert W. Ebert, Denis Grodent, Bertrand Bonfond, Dongxiao Pan, I. Jonathan Rae, Binbin Ni, Ruilong Guo, Graziella Branduardi-Raymont, Affelia D. Wibisono, Pedro Rodriguez, Stavros Kotsiaros, Jan-Uwe Ness, Frederic Allegrini, William S. Kurth, G. Randall Gladstone, Ralph Kraft, Ali H Sulaiman, Harry Manners, Ravindra T. Desai, dan Scott J. Bolton, 9 Juli 2021 Kemajuan ilmiah.
DOI: 10.1126 / sciadv.abf0851

Lebih lanjut tentang misi

JPL, sebuah divisi dari Caltech di Pasadena, California, memimpin misi Juno untuk Penyelidik Utama Scott J. Bolton dari Southwest Research Institute di San Antonio. Juno adalah bagian dari Program Perbatasan Baru NASA, yang dikelola oleh Pusat Penerbangan Luar Angkasa Marshall NASA di Huntsville, Alabama, untuk Direktorat Misi Sains badan tersebut di Washington. Lockheed Martin Space di Denver membangun dan mengoperasikan pesawat luar angkasa.