Jupiter ist nicht nur der größte und massereichste Planet in unserem Sonnensystem, sondern auch einer seiner mysteriöseren Körper. Dies ist sicherlich offensichtlich, wenn es um Jupiters mächtige Auroren geht, die in gewisser Weise denen auf der Erde ähnlich sind. In den letzten Jahren haben Astronomen versucht, Muster in Jupiters Atmosphäre und Magnetosphäre zu untersuchen, um zu erklären, wie die Aurora-Aktivität auf diesem Planeten funktioniert.
Beispielsweise hat ein internationales Team unter der Leitung von Forschern des University College London kürzlich Daten aus dem Juno Sonde mit Röntgenbeobachtungen, um etwas Interessantes über Jupiters nördliche und südliche Auroren zu erkennen. Laut ihrer Studie, die in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift veröffentlicht wurde Natur - Es wurde festgestellt, dass Jupiters intensive Röntgen-Auroren unabhängig voneinander pulsieren.
Die Studie mit dem Titel "Die unabhängigen Pulsationen von Jupiters nördlichen und südlichen Röntgenauroren" wurde von William Richard Dunn geleitet - einem Physiker des Mullard Space Science Laboratory und des Center for Planetary Science an der UCL. Das Team bestand auch aus Forschern des Harvard-Smithsonian-Zentrums für Astrophysik (CfA), des Southwest Research Institute (SwRI), des Marshall Space Flight Center der NASA, des Jet Propulsion Laboratory und mehrerer Forschungseinrichtungen.
Wie bereits erwähnt, sind Jupiters Auroren den Erden der Erde insofern etwas ähnlich, als sie auch das Ergebnis geladener Teilchen der Sonne (auch bekannt als "Sonnenwind") sind, die mit Jupiters Magnetfeld interagieren. Aufgrund der Struktur der Magnetfelder von Jupiter und Erde werden diese Partikel in die nördlichen und südlichen Polarregionen geleitet, wo sie in der Atmosphäre ionisiert werden. Dies führt zu einer schönen Lichtanzeige, die vom Weltraum aus gesehen werden kann.
In der Vergangenheit wurden Auroren vom Chandra-Röntgenobservatorium der NASA und vom Hubble-Weltraumteleskop um Jupiters Pole gesichtet. Die Untersuchung dieses Phänomens und der dahinter stehenden Mechanismen war auch eines der Ziele des Juno Mission, die derzeit in einer idealen Position ist, um Jupiters Pole zu studieren. Bei jeder Umlaufbahn der Sonde wandert sie von einem der Jupiter-Pole zum anderen - ein Manöver, das als Perijove bezeichnet wird.
Für ihre Studie waren Dr. Dunn und sein Team gezwungen, Daten aus den XMM-Newton- und Chandra-Röntgenobservatorien der ESA und der NASA zu konsultieren. Dies liegt an der Tatsache, dass, obwohl es bereits großartige Bilder und Daten über Jupiters Atmosphäre erhalten hat, die Juno Die Sonde hat kein Röntgeninstrument an Bord. Nachdem sie die Röntgendaten untersucht hatten, stellten Dr. Dunn und sein Team einen Unterschied zwischen Jupiters nördlichen und südlichen Auroren fest.
Während die Röntgenemissionen am Nordpol unregelmäßig waren und an Helligkeit zunahmen und abnahmen, pulsierten die am Südpol konstant alle 11 Minuten. Grundsätzlich geschahen die Auroren unabhängig voneinander, was sich von dem Verhalten der Auroren auf der Erde unterscheidet - d. H. Sie spiegeln sich hinsichtlich ihrer Aktivität. Wie Dr. Dunn kürzlich in einer Pressemitteilung der UCL erklärte:
"Wir hatten nicht erwartet, dass Jupiters Röntgen-Hotspots unabhängig voneinander pulsieren würden, da wir dachten, ihre Aktivität würde durch das Magnetfeld des Planeten koordiniert. Wir müssen dies weiter untersuchen, um Ideen zu entwickeln, wie Jupiter seine Röntgenaurora produziert, und die Juno-Mission der NASA ist dafür wirklich wichtig. “
Die Röntgenbeobachtungen wurden zwischen Mai und Juni 2016 und März 2017 durchgeführt. Mit diesen erstellte das Team Karten der Jupiter-Röntgenemissionen und identifizierte Hot Spots an jedem Pol. Die Hot Spots decken einen Bereich ab, der größer als die Erdoberfläche ist. Durch das Studium konnten Dr. Dunn und seine Kollegen Verhaltensmuster identifizieren, die darauf hinwiesen, dass sie sich unterschiedlich verhielten.
Natürlich fragte sich das Team, was dafür verantwortlich sein könnte. Eine Möglichkeit besteht darin, dass Jupiters Magnetfeldlinien vibrieren und Wellen erzeugen, die geladene Teilchen zu den Polen transportieren. Die Geschwindigkeit und Richtung dieser Partikel kann sich im Laufe der Zeit ändern und dazu führen, dass sie schließlich mit der Jupiter-Atmosphäre kollidieren und Röntgenpulse erzeugen.
Dr. Licia Ray, Physikerin an der Lancaster University und Mitautorin des Papiers, erklärte:
„Das Verhalten von Jupiters Röntgen-Hotspots wirft wichtige Fragen darüber auf, welche Prozesse diese Auroren erzeugen. Wir wissen, dass eine Kombination von Sonnenwindionen und Ionen von Sauerstoff und Schwefel, die ursprünglich aus Vulkanexplosionen von Jupiters Mond Io stammen, beteiligt ist. Ihre relative Bedeutung für die Erzeugung der Röntgenemissionen ist jedoch unklar. “
Und wie Graziella Branduardi-Raymont, Professorin an der Abteilung für Weltraum- und Klimaphysik der UCL und weitere Mitautorin der Studie, angedeutet hat, verdankt diese Forschung ihre Existenz mehreren Missionen. Es war jedoch die perfekt abgestimmte Natur der Juno Mission, die seit dem 5. Juli 2016 rund um Jupiter in Betrieb ist und diese Studie ermöglicht hat.
"Was mich an diesen Beobachtungen besonders fasziniert, insbesondere zu der Zeit, als Juno Messungen vor Ort durchführt, ist die Tatsache, dass wir beide Jupiter-Pole gleichzeitig sehen können, eine seltene Gelegenheit, die sich vor zehn Jahren zuletzt ergab", sagte er sagte. "Wenn wir das Verhalten an den beiden Polen vergleichen, können wir viel mehr über die komplexen magnetischen Wechselwirkungen in der Umwelt des Planeten lernen."
Mit Blick auf die Zukunft hoffen Dr. Dunn und sein Team, Röntgendaten von XMM-Newton und Chandra mit Daten von kombinieren zu können Juno um ein besseres Verständnis dafür zu erhalten, wie Röntgenauroren erzeugt werden. Das Team hofft auch, die Aktivität der Jupiter-Pole in den nächsten zwei Jahren mithilfe von Röntgendaten in Verbindung mit verfolgen zu können Juno. Am Ende hoffen sie zu sehen, ob diese Auroren alltäglich oder ein ungewöhnliches Ereignis sind.
"Wenn wir beginnen können, die Röntgensignaturen mit den physikalischen Prozessen zu verbinden, die sie erzeugen, können wir diese Signaturen verwenden, um andere Körper im Universum wie Braune Zwerge, Exoplaneten oder vielleicht sogar Neutronensterne zu verstehen", sagte Dr. Dunn . "Es ist ein sehr wichtiger und wichtiger Schritt zum Verständnis von Röntgenstrahlen im gesamten Universum, den wir nur haben, wenn Juno gleichzeitig mit Chandra und XMM-Newton Messungen durchführt."
In den kommenden zehn Jahren wird die von der ESA vorgeschlagene JUpiter ICy Moons Explorer (JUICE) -Sonde voraussichtlich auch wertvolle Informationen über Jupiters Atmosphäre und Magnetosphäre liefern. Sobald es 2029 im Jupiter-System ankommt, wird es auch die Auroren des Planeten beobachten, hauptsächlich um die Auswirkungen dieser auf die Galiläischen Monde (Io, Europa, Ganymed und Callisto) zu untersuchen.
