Maio 23, 2022

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Misteriosas imagens de raios-X de alta energia espiadas de Júpiter

Misteriosas imagens de raios-X de alta energia espiadas de Júpiter

Júpiter Finalmente, foi observada a emissão de raios-X em comprimentos de onda de alta energia.

Emanações das auroras permanentes do planeta gigante, detectadas pelo Telescópio Espacial de Raios-X da NASA nostaras emissões são a luz mais energética vista proveniente de qualquer planeta do sistema solar (exceto a Terra).

Esta descoberta pode lançar luz sobre a aurora boreal mais poderosa do sistema solar e resolver um mistério antigo: por que a união entre a Agência Espacial Europeia e a agência espacial dos EUA (NASA) Ulisses A espaçonave não detectou nenhum raio-x joviano durante suas quase três décadas de operação entre 1990 e 2009.

A formação da aurora boreal de Júpiter é um fenômeno muito notável. Em ambos os pólos, o planeta é cercado por auroras perpétuas – invisíveis aos nossos olhos, mas brilhando intensamente em comprimentos de onda ultravioleta. Essas regiões também foram observadas emitindo raios-X de baixa energia ou “soft” pelos observatórios de raios-X Chandra e XMM-Newton.

Os cientistas acreditam que também deve haver alta energia, ou radiografias “duras”, além do que essas ferramentas podem detectar. Então eles usaram Neustar para procurá-lo.

“É muito difícil para os planetas gerarem raios-x na faixa que o Neustar detecta,” A astrofísica Kaia Morey disse: da Universidade de Columbia.

“Mas Júpiter tem um campo magnético enorme e está girando muito rápido. Essas duas propriedades significam que a magnetosfera do planeta age como um acelerador de partículas gigante, e é isso que torna possíveis essas emissões de alta energia.”

As auroras boreais de Júpiter são semelhantes e diferentes das auroras boreais da Terra, pois são geradas por partículas que sopram do sol. Eles colidem com o campo magnético da Terra, que envia partículas carregadas, como prótons e elétrons, que oscilam ao longo das linhas do campo magnético em direção aos pólos, onde chovem na atmosfera superior da Terra e colidem com partículas atmosféricas. A ionização resultante dessas partículas gera luzes dançantes incríveis.

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Em Júpiter, o mecanismo básico é semelhante, mas existem algumas diferenças. A aurora boreal é constante e permanente, como observado anteriormente; Isso porque as partículas não são solares, mas sim da lua de Jovian Io, o mundo mais vulcânico do sistema solar.

Ele emite constantemente dióxido de enxofre, que é instantaneamente removido por uma complexa interação gravitacional com o planeta, ionizando e formando um aro de plasma ao redor do gigante gasoso. As partículas deste aro são enviadas zumbindo ao longo das linhas do campo magnético para os pólos, etc.

Emissão detectada pelo NuSTAR. (NASA/JPL-Caltech)

Este processo gera raios-X suaves, como foi descoberto anteriormente. Agora, um raio-X duro também foi encontrado. Não foi uma descoberta fácil, porque os raios-X de alta energia são realmente muito fracos, mas isso, disseram os pesquisadores, não explica por que Ulysses não conseguiu detectá-los. Eles descobrem que a resposta está na forma como os raios-X difíceis são gerados.

Quando os elétrons aceleram ao longo das linhas do campo magnético de Júpiter, eles acabam entrando na atmosfera do planeta em alta velocidade. Quando esses elétrons entram perto dos núcleos de um átomo e seus campos elétricos, esses elétrons são repentinamente desviados e desacelerados. No entanto, sua energia cinética tem que ir para algum lugar, de acordo com a lei da conservação da energia, para que seja convertida em radiação X.

Isso é chamado bremsstrahlung, ou frenagem por radiação. Os raios X moles são gerados por meio de um mecanismo diferente chamado troca de carga, no qual os elétrons são transferidos para os íons, cuja excitação gera um brilho.

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Esses mecanismos produzem um perfil óptico diferente, disseram os pesquisadores. Em energias mais altas, os raios X de bremsstrahlung têm que ser mais fracos em energias mais altas, o que explica por que Ulysses nunca os encontra.

A equipe modelou dados, incluindo o mecanismo bremsstrahlung, e não apenas combinou com as observações do NuSTAR, mas também mostrou que as emissões estão fora da faixa de sensibilidade do Ulysses. Bom até agora, mas estamos apenas começando a investigar esse fenômeno.

Por exemplo, enquanto o NuSTAR foi capaz de detectar raios-X duros na região geral da aurora joviana, não foi capaz de determinar um ponto de emissão exato.

“A descoberta dessas emissões não encerra o caso; abre um novo capítulo” O astrônomo William Dunn disse: pela University College London, no Reino Unido.

“Ainda temos muitas dúvidas sobre essas emissões e suas fontes. Sabemos que os campos magnéticos rotativos podem acelerar as partículas, mas não entendemos completamente como elas atingem velocidades tão altas em Júpiter. Quais são os processos básicos que produzem naturalmente tais partículas energéticas?” “

Futuros estudos de raios-X da aurora boreal de Júpiter podem ajudar a lançar mais luz sobre a física em jogo.

A pesquisa foi publicada em astronomia natural.