Μυστηριώδεις εικόνες ακτίνων Χ υψηλής ενέργειας που κατασκοπεύτηκαν από τον Δία

Ζεύς Τέλος, παρατηρήθηκε φτύσιμο ακτίνων Χ σε μήκη κύματος υψηλής ενέργειας.

Εκπομπές από τα μόνιμα σέλας του γιγάντιου πλανήτη, ανιχνεύθηκαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων Χ της NASA νοσταροι εκπομπές είναι το πιο ενεργητικό φως που φαίνεται να προέρχεται από οποιονδήποτε πλανήτη του ηλιακού συστήματος (εκτός από τη Γη).

Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να ρίξει φως στον πιο ισχυρό βόρειο σέλας στο ηλιακό σύστημα και να λύσει ένα πανάρχαιο μυστήριο: γιατί η ένωση μεταξύ της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας και της Διαστημικής Υπηρεσίας των ΗΠΑ (NASA) Οδυσσέας Το διαστημόπλοιο δεν ανίχνευσε καμία ακτινογραφία Jovian κατά τη διάρκεια των σχεδόν τριών δεκαετιών λειτουργίας του μεταξύ 1990 και 2009.

Ο σχηματισμός του βόρειου σέλας του Δία είναι ένα πολύ αξιοσημείωτο φαινόμενο. Και στους δύο πόλους, ο πλανήτης περιβάλλεται από αέναα σέλας — αόρατα στα μάτια μας, αλλά λάμπει λαμπρά στα υπεριώδη μήκη κύματος. Αυτές οι περιοχές έχουν επίσης παρατηρηθεί να εκπέμπουν χαμηλής ενέργειας ή «μαλακές» ακτίνες Χ από τα παρατηρητήρια ακτίνων Χ Chandra και XMM-Newton.

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι πρέπει επίσης να υπάρχει υψηλή ενέργεια, ή «σκληρές» ακτινογραφίες, πέρα ​​από αυτό που μπορούν να ανιχνεύσουν αυτές οι συσκευές. Έτσι χρησιμοποίησαν το Neustar για να το ψάξουν.

«Είναι πολύ δύσκολο για τους πλανήτες να παράγουν ακτίνες Χ στο εύρος που ανιχνεύει ο Neustar». Η αστροφυσικός Kaia Morey είπε: από το Πανεπιστήμιο Κολούμπια.

“Αλλά ο Δίας έχει ένα τεράστιο μαγνητικό πεδίο και περιστρέφεται πολύ γρήγορα. Αυτές οι δύο ιδιότητες σημαίνουν ότι η μαγνητόσφαιρα του πλανήτη λειτουργεί σαν ένας γιγάντιος επιταχυντής σωματιδίων, και αυτό είναι που κάνει δυνατές αυτές τις εκπομπές υψηλής ενέργειας.”

Το βόρειο σέλας του Δία είναι παρόμοιο και διαφορετικό από το βόρειο σέλας στη Γη, καθώς παράγονται από σωματίδια που φυσούν από τον ήλιο. Συγκρούονται με το μαγνητικό πεδίο της Γης, το οποίο στέλνει φορτισμένα σωματίδια όπως πρωτόνια και ηλεκτρόνια που ταλαντώνονται κατά μήκος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου προς τους πόλους, όπου πέφτουν βροχή στην ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης και συγκρούονται με τα σωματίδια της ατμόσφαιρας. Ο προκύπτων ιονισμός αυτών των σωματιδίων δημιουργεί εκπληκτικά χορευτικά φώτα.

Στον Δία, ο βασικός μηχανισμός είναι παρόμοιος, αλλά υπάρχουν κάποιες διαφορές. Το βόρειο σέλας είναι σταθερό και μόνιμο, όπως σημειώθηκε προηγουμένως. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα σωματίδια δεν είναι ηλιακά, αλλά από το φεγγάρι του Jovian Io, τον πιο ηφαιστειακό κόσμο στο ηλιακό σύστημα.

Εκπέμπει συνεχώς διοξείδιο του θείου, το οποίο απογυμνώνεται αμέσως από μια πολύπλοκη βαρυτική αλληλεπίδραση με τον πλανήτη, ιονίζοντας και σχηματίζοντας μια στεφάνη πλάσματος γύρω από τον αέριο γίγαντα. Τα σωματίδια από αυτό το στεφάνι στέλνονται βουίζοντας κατά μήκος των γραμμών μαγνητικού πεδίου στους πόλους κ.λπ.

Εκπομπές που ανιχνεύθηκαν από το NuSTAR. (NASA/JPL-Caltech)

Αυτή η διαδικασία δημιουργεί μια μαλακή ακτινογραφία, όπως ανακαλύφθηκε νωρίτερα. Τώρα, βρέθηκε επίσης μια σκληρή ακτινογραφία. Δεν ήταν εύκολο εύρημα, καθώς οι υψηλής ενέργειας ακτίνες Χ είναι αρκετά αχνές, αλλά οι ερευνητές είπαν ότι αυτό δεν εξηγεί γιατί ο Οδυσσέας δεν μπορούσε να τις εντοπίσει. Διαπιστώνουν ότι η απάντηση βρίσκεται στον τρόπο που παράγονται οι δύσκολες ακτίνες Χ.

Όταν τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται κατά μήκος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου του Δία, καταλήγουν να εισέρχονται στην ατμόσφαιρα του πλανήτη με μεγάλη ταχύτητα. Όταν αυτά τα ηλεκτρόνια εισέρχονται κοντά στους πυρήνες ενός ατόμου και τα ηλεκτρικά του πεδία, αυτά τα ηλεκτρόνια ξαφνικά εκτρέπονται και επιβραδύνονται. Ωστόσο, η κινητική τους ενέργεια πρέπει να πάει κάπου, σύμφωνα με το νόμο της διατήρησης της ενέργειας, ώστε να μετατραπεί σε ακτινοβολία Χ.

Αυτό ονομάζεται bremsstrahlung, ή πέδηση με ακτινοβολία. Οι μαλακές ακτίνες Χ παράγονται μέσω ενός διαφορετικού μηχανισμού που ονομάζεται ανταλλαγή φορτίου, στον οποίο τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται σε ιόντα, τα οποία διέγερση δημιουργούν μια λάμψη.

Αυτοί οι μηχανισμοί παράγουν ένα διαφορετικό οπτικό προφίλ, είπαν οι ερευνητές. Σε υψηλότερες ενέργειες, οι ακτινογραφίες bremsstrahlung πρέπει να είναι πιο αμυδρές στις υψηλότερες ενέργειες, γεγονός που εξηγεί γιατί ο Οδυσσέας δεν τις βρίσκει ποτέ.

Η ομάδα μοντελοποίησε δεδομένα, συμπεριλαμβανομένου του μηχανισμού bremsstrahlung, και όχι μόνο ταίριαξε με τις παρατηρήσεις NuSTAR, αλλά έδειξε ότι οι εκπομπές είναι εκτός του εύρους ευαισθησίας του Ulysses. Καλό μέχρι στιγμής, αλλά μόλις αρχίζουμε να διερευνούμε αυτό το φαινόμενο.

Για παράδειγμα, ενώ το NuSTAR ήταν σε θέση να ανιχνεύσει σκληρές ακτίνες Χ στη γενική περιοχή του σέλας του Jovian, δεν ήταν σε θέση να προσδιορίσει ένα ακριβές σημείο εκπομπής.

«Η ανακάλυψη αυτών των εκπομπών δεν κλείνει την υπόθεση, ανοίγει ένα νέο κεφάλαιο». Ο αστρονόμος William Dunn είπε, από το University College του Λονδίνου στο Ηνωμένο Βασίλειο.

“Έχουμε ακόμα πολλές ερωτήσεις σχετικά με αυτές τις εκπομπές και τις πηγές τους. Γνωρίζουμε ότι τα περιστρεφόμενα μαγνητικά πεδία μπορούν να επιταχύνουν τα σωματίδια, αλλά δεν καταλαβαίνουμε πλήρως πώς φτάνουν σε τόσο υψηλές ταχύτητες στον Δία. Ποιες είναι οι βασικές διαδικασίες που παράγουν φυσικά τέτοια ενεργειακά σωματίδια;”

Μελλοντικές μελέτες ακτίνων Χ του βόρειου σέλας του Δία θα μπορούσαν να βοηθήσουν να ρίξει περισσότερο φως στη φυσική στο παιχνίδι.

Η αναζήτηση δημοσιεύτηκε στο φυσική αστρονομία.