Главная Новости Астрономы объяснили загадку рентгеновского излучения Юпитера

Астрономы объяснили загадку рентгеновского излучения Юпитера

Известно, что планетарные авроры производят низкоэнергетическое рентгеновское излучение. Новое исследование наконец-то обнаружило более высокочастотные рентгеновские лучи и объясняет, почему они ускользнули от другой миссии 30 лет назад.

Свет самой высокой энергии, когда-либо обнаруженной на Юпитере

Ученые изучают Юпитер с 1970-х годов, но газовый гигант все еще полон загадок. Наблюдения космической обсерватории НАСА NuSTAR выявили свет самой высокой энергии, когда-либо обнаруженный на Юпитере.

Свет в форме рентгеновских лучей, которые может регистрировать NuSTAR, также является самым высокоэнергетическим светом, когда-либо обнаруженным от других планет Солнечной системы, кроме Земли.

Статья в журнале Nature Astronomy сообщает об этой находке и решает загадку десятилетней давности: почему миссия Ulysses не увидела рентгеновских лучей, когда пролетала мимо Юпитера в 1992 году.

Рентгеновские лучи - это разновидность света, но с гораздо более высокой энергией и меньшей длиной волны, чем видимый свет, который воспринимают человеческие глаза.

Рентгеновская обсерватория НАСА "Чандра" и обсерватория ЕКА (Европейского космического агентства) XMM-Newton изучали низкоэнергетическое рентгеновское излучение от аврор Юпитера - световых шоу вблизи северного и южного полюсов планеты, которые образуются, когда вулканы на луне Юпитера Ио осыпают планету ионами. Мощное магнитное поле Юпитера ускоряет эти частицы и направляет их к полюсам планеты, где они сталкиваются с ее атмосферой и высвобождают энергию в виде света.

Электроны с Ио также ускоряются магнитным полем планеты, согласно наблюдениям космического аппарата НАСА Juno, который прибыл к Юпитеру в 2016 году.

Вулканическая активность Ио, спутника Юпитера

Исследователи подозревали, что эти частицы должны производить рентгеновское излучение еще более высокой энергии, чем то, которое наблюдали Chandra и XMM-Newton, и NuSTAR - первая обсерватория, подтвердившая эту гипотезу.

"Планетам довольно сложно генерировать рентгеновское излучение в том диапазоне, который обнаруживает NuSTAR", - говорит Кайя Мори, астрофизик из Колумбийского университета и ведущий автор нового исследования.

"Но у Юпитера огромное магнитное поле, и он вращается очень быстро. Эти две характеристики означают, что магнитосфера планеты действует как гигантский ускоритель частиц, и именно это делает возможными высокоэнергетические выбросы".

Исследователи столкнулись с многочисленными препятствиями, чтобы сделать обнаружение NuSTAR. Высокоэнергетические выбросы значительно слабее низкоэнергетических. Но ни одна из этих проблем не могла объяснить астрономическуюю слепоту Улисса. Космический аппарат был запущен в 1990 году и, после многократного продления миссии, проработал до 2009 года.

Бремштралунговое излучение

Решение этой загадки, согласно новому исследованию, кроется в механизме, который производит высокоэнергетические рентгеновские лучи. Свет исходит от энергичных электронов, которые Juno может обнаружить с помощью своих приборов Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE) и Jupiter Energetic-particle Detector Instrument (JEDI), но существует множество механизмов, которые заставляют частицы излучать свет. Без прямого наблюдения света, который излучают частицы, практически невозможно определить отвечающий за него механизм.

Бремштралунговое излучение - источник высоких энергий на Юпитере

В данном случае виновником является так называемое бремсстралунговое излучение. Когда быстро движущиеся электроны сталкиваются с заряженными атомами в атмосфере Юпитера, они притягиваются к ним, как магниты. Это заставляет электроны быстро замедляться и терять энергию в виде высокоэнергетического рентгеновского излучения. Это похоже на то, как быстро движущийся автомобиль передает энергию своей тормозной системе, чтобы замедлиться; фактически, bremsstrahlung в переводе с немецкого означает "тормозное излучение".

Каждый механизм испускания света производит немного отличающийся профиль света. Используя известные исследования профилей бремштралунгового излучения, исследователи показали, что рентгеновские лучи становятся значительно слабее при более высоких энергиях, в том числе в диапазоне обнаружения "Улисса".

Выводы статьи основываются на одновременных наблюдениях Юпитера с помощью NuSTAR, Juno и XMM-Newton.

По материалам nustar.caltech.edu