Зонд NASA Juno и орбитальная обсерватория ESA XMM-Newton помогли раскрыть ещё одну тайну Юпитера, связанную с его странными, цикличными и мощнейшими вспышками рентгеновского излучения.
Рентгеновские сияния (в искусственных цветах) на южном и северном полюсах Юпитера. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/CXC/UCL/W.Dunn.
Рентгеновское излучение является частью полярных сияний Юпитера – вспышек видимого и невидимого человеческому глазу излучения, возникающих при взаимодействии заряженных частиц с атмосферой газового гиганта. Заряженные частицы, попадая в мощную магнитосферу планеты, разгоняются до огромных скоростей и движутся к полюсам. Но при столкновении с молекулами атмосферы они резко теряют скорость, а высвободившаяся при этом энергия преобразуется в электромагнитное излучение. Подобное явление происходит и на Земле, а видимое из-за этого свечение называется полярным сиянием, однако у крупнейшей планеты Солнечной системы оно намного мощнее и выделяет сотни гигаватт энергии. Казалось бы, это хорошо описанный процесс. Но есть странности. Во-первых, по неизвестным ранее причинам эти вспышки происходили «как по часам». Например, в данных 26-часового наблюдения они повторялись каждые 27 минут. Во-вторых, рентгеновские лучи обычно создаются чрезвычайно мощными объектами, такими как чёрные дыры (а точнее веществом, находящимся до горизонта событий этих объектов) и нейтронные звёзды. Поэтому на первый взгляд кажется странным, что и планеты их тоже создают, так как на такое излучение требуется очень много энергии.
Но благодаря данным, полученным с орбиты Юпитера (Juno) и Земли (XMM-Newton), исследовательская группа во главе с доктором Уильямом Данном из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе выяснила, что рентгеновские вспышки вызваны периодическими колебаниями силовых линий магнитного поля Юпитера – они создают волны плазмы с точной, «как по часам», периодичностью, отправляющие разогнанные до больших скоростей тяжёлые ионы серы и кислорода навстречу атмосфере планеты, при взаимодействии с которой частицы высвобождают энергию в виде рентгеновских лучей. Эти ионы, попадающие в атмосферу Юпитера, берут свое начало в вулканическом газе, извергающемся в космос вулканами на спутнике Ио. После попадания в космос они ионизируются (т.е. приобретают положительный или отрицательный заряд, теряя или получая электроны) и тут же начинают движение в магнитосфере Юпитера к его полюсам.
«Это объяснение не рассматривалось ранее, даже несмотря на то, что аналогичный процесс вызывает полярные сияния на Земле. Следовательно, он может быть универсальным и присутствовать во многих различных средах в космосе», – добавил Уильям Данн.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
