Zorze polarne na Jowiszu niezależne od siebie

Wysokoenergetyczne emisje promieniowania rentgenowskiego z okolic bieguna południowego Jowisza pulsują co 11 minut, podczas gdy emisje pochodzące z okolic bieguna północnego są bardziej chaotyczne, zmieniając swoją intensywność niezależnie od zmian na drugim biegunie. Ustalono to dzięki pomiarom dokonanym przez europejskie obserwatorium kosmiczne XMM-Newton i amerykańskie Chandra.

Takie zachowanie zórz polarnych jest różne, niż w przypadku Ziemi. Na naszej planecie zorze polarne północna i południowa odzwierciedlają nawzajem swoją aktywność. Jak wskazują naukowcy, inne duże planety - jak Saturn - nie wytwarzają wykrywalnych zórz polarnych w promieniowaniu rentgenowskich, więc odkrycie dotyczące ich zachowania na Jowiszu jest tym większą zagadką. Przypuszczano, że zachowanie zórz polarnych będzie podobne, jak w przypadku Ziemi.

W roku 2016 na orbitę wokół Jowisza dotarła sonda Juno. Nie posiada ona jednak instrumentu do rejestrowania promieniowania rentgenowskiego. Naukowcy musieli zatem w swoich analizach uzupełnić zestaw danych z sondy Juno obserwacjami dokonanymi przez krążące bliżej Ziemi obserwatoria XMM-Newton i Chandra.

"Gdyby udało nam się powiązać obserwowane emisje promieniowania rentgenowskiego z fizycznymi procesami, które wytwarzają, moglibyśmy wykorzystać tę wiedzę do zrozumienia co dzieje się na innych ciałach we Wszechświecie, na przykład na brązowych karłach, planetach pozasłonecznych, a być może nawet na gwiazdach neutronowych" - tłumaczy znaczenie tych badań pierwszy autor publikacji, William Dunn (UCL Mullard Space Science Laboratory w Wielkiej Brytanii oraz Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w USA).

Jedną z teorii, którą być może uda się w ten sposób sprawdzić, jest powstawanie zórz polarnych na Jowiszu niezależnie od oddziaływań pola magnetycznego planety z wiatrem słonecznym. Hipoteza mówi, iż linie pola magnetycznego wibrują, wytwarzając fale, które unoszą naładowane cząstki w kierunku biegunów. Wszystko to zmienia się pod względem prędkości i kierunku ruchu aż do momentu zderzenia z atmosferą Jowisza, które wytwarza pulsy rentgenowskie.

Dzięki obserwacjom przy pomocy obserwatoriów XMM-Newton i Chandra w maju i czerwcu 2016 r. oraz w marcu 2007 r., udało się wykonać mapy emisji rentgenowskiej od Jowisza i zidentyfikować gorącą plamę rentgenowską nad każdym z biegunów. Taka gorąca plama pokrywa obszar znacznie większy niż powierzchnia Ziemi. Badając zachowanie każdej z plam naukowcy doszli do wniosku, że plamy mają znacząco różne własności od siebie.

Wiadomo, że zaangażowane są jony z wiatru słonecznego oraz jony tlenu i siarki pochodzące od wulkanicznych wybuchów z księżyca Io. Jednak ich istotność w wytwarzaniu promieniowania rentgenowskiego nie jest jasna. Badacze mają nadzieję, że dalsze obserwacje aktywności nad biegunami Jowisza przy pomocy instrumentów rentgenowskich oraz sondy Juno, pozwolą na zdecydowanie lepsze poznania mechanizmów wywołujących obserwowane efekty.

Wyniki badań opublikowano w poniedziałek w czasopiśmie „Nature Astronomy”. (PAP)

cza/ zan/