Астрономы Университетского колледжа Лондона раскрыли многолетнюю тайну, как Юпитер производит вспышку рентгеновских лучей каждые несколько минут. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
Исследователи проанализировали данные, полученные космическим аппаратом НАСА Juno и космическим рентгеновским телескопом XMM-Newton. Оказалось, что рентгеновские вспышки производятся периодическими колебаниями силовых линий магнитного поля Юпитера. Колебания создают плазменные волны, которые ускоряют заряженные частицы вдоль линий магнитного поля. Ионы, врезаясь в атмосферу газового гиганта, высвобождают энергию в виде рентгеновских лучей.
То, что Юпитер производит рентгеновское излучение, было известно еще 40 лет назад. Ученые знали, что оно производится тяжелыми ионами, падающими в атмосферу планеты, однако точный механизм оставался не ясным. При этом плазменные волны также создаются и в атмосфере Земли, порождая полярное сияние. Исследователи обнаружили четкую корреляцию между волнами в плазме, обнаруженными Juno, и рентгеновскими полярными вспышками на северном полюсе Юпитера, зарегистрированными X-MM Newton. Затем ученые использовали компьютерное моделирование, чтобы подтвердить, что волны способны направлять тяжелые частицы к атмосфере Юпитера.
Рентгеновские сияния наблюдаются на северном и южном полюсах Юпитера, при этом всплески излучения происходят каждые 27 минут. Тяжелые ионы возникают из газа, который извергается в космос вулканами Ио. Газ ионизируется, то есть атомы лишаются электронов, из-за столкновений в среде, непосредственно окружающей Юпитер. Подобные процессы, вероятно, происходят вокруг Сатурна, Урана, Нептуна и некоторых экзопланет. Однако пока остается загадкой, почему силовые линии магнитного поля периодически колеблются. Ученые предполагают, что вибрация может быть результатом взаимодействия с солнечным ветром или возникать из-за высокоскоростных плазменных потоков в магнитосфере Юпитера.
Магнитное поле Юпитера примерно в 20 000 раз сильнее, чем у Земли. Если бы магнитосфера газового гиганта была видна в ночном небе, она бы покрыла область, в несколько раз превышающую видимый размер Луны.