С Юпитера шпионили загадочные рентгеновские снимки высоких энергий

Юпитер Наконец, наблюдалось испускание рентгеновских лучей на длинах волн высоких энергий.

Эманации постоянных полярных сияний планеты-гиганта, обнаруженные космическим рентгеновским телескопом НАСА. ностарвыбросы — это самый энергичный свет, исходящий от любой планеты Солнечной системы (кроме Земли).

Это открытие может пролить свет на самое мощное северное сияние в Солнечной системе и решить извечную загадку: почему совместное Европейское космическое агентство и космическое агентство США (НАСА) Улисс Космический корабль не обнаружил ни одного рентгеновского излучения Юпитера за почти три десятилетия своей работы с 1990 по 2009 год.

Формирование северного сияния Юпитера — весьма примечательное явление. На обоих полюсах планета окружена вечными полярными сияниями — невидимыми для наших глаз, но ярко светящимися в ультрафиолетовом диапазоне длин волн. Эти регионы также наблюдались рентгеновскими обсерваториями Chandra и XMM-Newton, испускающими низкоэнергетическое или «мягкое» рентгеновское излучение.

Ученые считают, что должна быть также высокая энергия, или «жесткий» рентген, помимо того, что эти устройства могут обнаружить. Поэтому они использовали Neustar для его поиска.

«Планетам очень сложно генерировать рентгеновское излучение в диапазоне, который обнаруживает Neustar», Астрофизик Кайя Мори сказала: из Колумбийского университета.

«Но у Юпитера огромное магнитное поле, и он вращается очень быстро. Эти два свойства означают, что магнитосфера планеты действует как гигантский ускоритель частиц, и именно это делает возможными эти высокоэнергетические выбросы».

Северное сияние Юпитера похоже на северное сияние на Земле и отличается от него, поскольку они генерируются частицами, вылетающими из Солнца. Они сталкиваются с магнитным полем Земли, которое отправляет заряженные частицы, такие как протоны и электроны, которые колеблются вдоль силовых линий магнитного поля к полюсам, где они падают дождем на верхние слои атмосферы Земли и сталкиваются с атмосферными частицами. В результате ионизация этих частиц создает удивительные танцующие огни.

На Юпитере основной механизм аналогичен, но есть некоторые отличия. Как отмечалось ранее, северное сияние постоянно и постоянно; Это потому, что частицы не солнечные, а частицы спутника Юпитера Ио, самого вулканического мира в Солнечной системе.

Он постоянно выделяет диоксид серы, который мгновенно уносится сложным гравитационным взаимодействием с планетой, ионизируя и образуя плазменный обруч вокруг газового гиганта. Частицы этого кольца с жужжанием отправляются вдоль силовых линий магнитного поля к полюсам и т. д.

Эмиссия обнаружена NuSTAR. (НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт)

Этот процесс генерирует мягкое рентгеновское излучение, как было обнаружено ранее. Теперь также был обнаружен резкий рентгеновский снимок. Это была непростая находка, так как высокоэнергетическое рентгеновское излучение довольно слабое, но исследователи сказали, что это не объясняет, почему Улисс не смог их обнаружить. Они обнаруживают, что ответ заключается в том, как генерируются сложные рентгеновские лучи.

Когда электроны ускоряются вдоль силовых линий магнитного поля Юпитера, они в конечном итоге входят в атмосферу планеты с высокой скоростью. Когда эти электроны входят вблизи ядер атома и его электрических полей, эти электроны внезапно отклоняются и замедляются. Однако их кинетическая энергия должна куда-то деваться по закону сохранения энергии, чтобы она преобразовывалась в рентгеновское излучение.

Это называется тормозное излучениеили радиационное торможение. Мягкое рентгеновское излучение генерируется с помощью другого механизма, называемого перезарядкой, при котором электроны переходят в ионы, возбуждение которых вызывает свечение.

По словам исследователей, эти механизмы создают другой оптический профиль. При более высоких энергиях тормозное рентгеновское излучение должно быть слабее при более высоких энергиях, что объясняет, почему Улисс никогда их не находит.

Команда смоделировала данные, включая механизм тормозного излучения, и не только совпала с наблюдениями NuSTAR, но и показала, что выбросы находятся за пределами диапазона чувствительности Ulysses. Пока хорошо, но мы только начинаем исследовать это явление.

Например, хотя NuSTAR смог обнаружить жесткое рентгеновское излучение в общей области полярного сияния Юпитера, он не смог определить точную точку излучения.

«Обнаружение этих выбросов не закрывает дело, а открывает новую главу». Астроном Уильям Данн сказал: из Университетского колледжа Лондона в Соединенном Королевстве.

«У нас все еще есть много вопросов об этих излучениях и их источниках. Мы знаем, что вращающиеся магнитные поля могут ускорять частицы, но мы не до конца понимаем, как они достигают таких высоких скоростей на Юпитере. Каковы основные процессы, которые естественным образом производят такие энергичные частицы?»

Будущие рентгеновские исследования северного сияния Юпитера могут помочь пролить больше света на физику в игре.

Поиск был опубликован в естественная астрономия.