Misteriosas imágenes de rayos X de alta energía espiadas desde Júpiter

Júpiter Finalmente, se observó la emisión de rayos X en longitudes de onda de alta energía.

Emanaciones de las auroras permanentes del planeta gigante, detectadas por el telescopio espacial de rayos X de la NASA no estrellalas emisiones son la luz más energética vista proveniente de cualquier planeta del sistema solar (excepto la Tierra).

Este descubrimiento podría arrojar luz sobre la aurora boreal más poderosa del sistema solar y resolver un misterio ancestral: por qué la unión entre la Agencia Espacial Europea y la agencia espacial estadounidense (NASA) Ulises La nave espacial no detectó ningún rayo X joviano durante sus casi tres décadas de operación entre 1990 y 2009.

La formación de la aurora boreal de Júpiter es un fenómeno muy notable. En ambos polos, el planeta está rodeado de auroras perpetuas, invisibles a nuestros ojos, pero que brillan intensamente en longitudes de onda ultravioleta. Estas regiones también han sido observadas emitiendo rayos X de baja energía o «blandos» por los observatorios de rayos X Chandra y XMM-Newton.

Los científicos creen que también debe haber alta energía, o radiografías ‘duras’, más allá de lo que esas herramientas pueden detectar. Así que usaron Neustar para buscarlo.

«Es muy difícil que los planetas generen rayos X en el rango que detecta Neustar», La astrofísica Kaia Morey dijo: de la Universidad de Columbia.

«Pero Júpiter tiene un campo magnético enorme y gira muy rápido. Estas dos propiedades significan que la magnetosfera del planeta actúa como un acelerador de partículas gigante, y eso es lo que hace posible estas emisiones de alta energía».

Las auroras boreales de Júpiter son similares y diferentes de las auroras boreales de la Tierra, ya que son generadas por partículas que soplan desde el sol. Chocan con el campo magnético de la Tierra, que envía partículas cargadas como protones y electrones que oscilan a lo largo de las líneas del campo magnético hacia los polos, donde llueven sobre la atmósfera superior de la Tierra y chocan con las partículas atmosféricas. La ionización resultante de estas partículas genera increíbles luces danzantes.

En Júpiter, el mecanismo básico es similar, pero hay algunas diferencias. La aurora boreal es constante y permanente, como se señaló anteriormente; Eso es porque las partículas no son solares, sino de la luna Io de Joviano, el mundo más volcánico del sistema solar.

Emite constantemente dióxido de azufre, que es eliminado instantáneamente por una compleja interacción gravitatoria con el planeta, ionizándose y formando un aro de plasma alrededor del gigante gaseoso. Las partículas de este aro se envían zumbando a lo largo de las líneas del campo magnético hacia los polos, etc.

Emisión detectada por NuSTAR. (NASA/JPL-Caltech)

Este proceso genera rayos X suaves, como se descubrió anteriormente. Ahora, también se ha encontrado una radiografía dura. No fue un hallazgo fácil, porque los rayos X de alta energía en realidad son bastante débiles, pero eso, dijeron los investigadores, no explica por qué Ulysses no pudo detectarlos. Encuentran que la respuesta radica en la forma en que se generan los rayos X difíciles.

Cuando los electrones se aceleran a lo largo de las líneas del campo magnético de Júpiter, terminan entrando en la atmósfera del planeta a gran velocidad. Cuando estos electrones entran cerca de los núcleos de un átomo y sus campos eléctricos, estos electrones se desvían y se ralentizan repentinamente. Sin embargo, su energía cinética tiene que ir a alguna parte, según la ley de conservación de la energía, para que se convierta en radiación X.

Se llama bremsstrahlung, o frenado por radiación. Los rayos X suaves se generan a través de un mecanismo diferente llamado intercambio de carga, en el que los electrones se transfieren a iones, cuya excitación genera un resplandor.

Estos mecanismos producen un perfil óptico diferente, dijeron los investigadores. A energías más altas, los rayos X de bremsstrahlung tienen que ser más débiles a energías más altas, lo que explica por qué Ulysses nunca los encuentra.

El equipo modeló los datos, incluido el mecanismo de bremsstrahlung, y no solo coincidió con las observaciones de NuSTAR, sino que mostró que las emisiones están fuera del rango de sensibilidad del Ulysses. Bien hasta ahora, pero apenas estamos comenzando a investigar este fenómeno.

Por ejemplo, aunque NuSTAR pudo detectar rayos X duros en la región general de la aurora joviana, no pudo determinar un punto de emisión exacto.

“El descubrimiento de estas emisiones no cierra el caso, abre un nuevo capítulo” El astrónomo William Dunn dijo: del University College London en el Reino Unido.

«Todavía tenemos muchas preguntas sobre estas emisiones y sus fuentes. Sabemos que los campos magnéticos giratorios pueden acelerar las partículas, pero no entendemos completamente cómo alcanzan velocidades tan altas en Júpiter. ¿Cuáles son los procesos básicos que producen naturalmente tales partículas energéticas?» «

Los futuros estudios de rayos X de la aurora boreal de Júpiter podrían ayudar a arrojar más luz sobre la física en juego.

La búsqueda fue publicada en astronomía natural.