15 de fevereiro, 2021
por Jeremy Rehm
Imagem de Io passando na frente de Júpiter, tomada pela Voyager 1 Nave espacial em 1979.
Crédito: Laboratório de Propulsão da NASA / JET / IAN Regan
Uma colagem de imagens tomadas pelo Telescópio Espaço Hubble entre 1994 e 1995. A imagem superior esquerda em luz visível ilustra a corrente elétrica invisível, ou tubo de fluxo, correndo entre IO e Júpiter. A imagem superior direita no ultravioleta mostra os Auroras de Júpiter e o fraco ponto auroral ou “pegada”, onde Io se conecta a Júpiter. As duas imagens inferiores em luz ultravioleta são uma visão mais próxima dos auroras de Júpiter, como o planeta gira.
Crédito: Laboratório de Propulsão de Jato / NASA / Space Telescópio Instituto de Ciência
a Imagem do close-up da Aurora de Júpiter, tomada em luz ultravioleta pelo telescópio espacial Hubble em 1998. Periférico à principal Aurora de Júpiter são os pontos aurorais ou “pegadas”, onde as correntes elétricas das luas de Júpiter Io, Europa e Ganymede-troja elétrons no planeta atmosfera superior.
Crédito: Modificado na NASA / Space Telescópio Instituto de Ciência / Associação de Universidades de Pesquisa em Astronomia
Jupiter touts muitos dos sistemas solares Superlativos: O maior planeta, o planeta mais massivo, o planeta com a maior magnetosfera. Mas um de seus superlativos menos conhecidos é que Júpiter é o mais forte acelerador de partículas do sistema solar, dirigindo partículas carregadas até quase a velocidade da luz. E parte do que o que os impulsiona a essas velocidades, de acordo com três estudos recentes em cartas de pesquisa geofísica que analisaram os dados coletados pela SPACECRAFT JUNO da NASA, é a interação única entre Júpiter e sua lua io.
“IO joga um O papel fundamental em Júpiter sendo um grande acelerador de partículas “, disse George Clark, um físico espacial no Laboratório de Física de Johns Hopkins (APL) em Laurel, Maryland e o autor principal de um dos estudos.” Esta pequena lua tem forte impacto, é muito meio louco. ”
A reivindicação de IO para a fama é ser o corpo mais vulcânico do sistema solar, com centenas de vulcões ativos. Acontece que esses vulcões também ajudam a fazer Júpiter um poderoso acelerador.
Alguns materiais Os vulcões Belch acabam formando uma atmosfera muito fina ao redor de Io chamado uma exosfera. Como estas partículas atmosféricas interagem com o térmico de elétrons, prótons e íons (moléculas carregadas) em torno de Júpiter, eles também se tornam cobrados e, consequentemente, são capturados em espiral em torno das linhas de campo magnéticas da Júpiter. Isso cria um circuito elétrico entre IO e Júpiter, como um cabo invisível que se estende por mais de 260.000 milhas, explosão de partículas até milhões de milhas por hora.
um evento sortudo
Os cientistas sabem sobre o elo invisível entre IO e Júpiter por décadas, tendo estudado com observatórios de espaço e solo e algumas olhadas próximas com o Voyager e missões de Galileo.
Mas em 1 de abril de 2018, enquanto se fechando em Júpiter por sua 12ª vez, a espaçonave Juno da NASA aconteceu com a saia muito próxima (possivelmente diretamente através) da região onde io “se conecta a” Júpiter – onde os elétrons aceleraram pela interação de IO, chuva para a atmosfera de Júpiter e crie uma aurora cintilante chamada “pegada auroral” de Io. Nenhuma espaçonave já voou por esta região antes. E para a surpresa de todos, o Instrumento de Detector de Partículas Energéticas da Jugo (JEDI) construído da Juno (Jedi) detectou prótons se afastando de Júpiter de volta para IO em até 31 milhões de mph (50 milhões de km / h).
“Esse é o evento de íons mais intenso que Juno viu desde que chegou a Júpiter”, disse Clark. “É a primeira vez que já vimos esse tipo de evento com um planeta interagindo com um dos seus luas ativas “.
Mas ele, junto com o resto da equipe Jedi, não acreditou.
Os cientistas pensaram principalmente que os elétrons estavam sendo acelerados entre Júpiter e IO, e com boas razões. Quando partículas do trinco IO no campo magnético rotativo de Júpiter, eles pesam como um top torto. Como o campo magnético tenta acelerar o novo material e manter a etapa com a rotação de Júpiter, “gera ondas e campos magnéticos distorcidos que se propagam ao longo das linhas de campo magnético de volta para Júpiter”, explicou Clark. As ondas geradas são chamadas de ondas de Alfvén. É como ondulações em uma linha de campo magnético. E eles podem acelerar as partículas, mas principalmente elétrons, não prótons ou íons.
Por vários meses, Clark e outros galcaram as medições incomuns de Jedi a um problema com o instrumento, que é até que as equipes dos outros instrumentos de Juno começaram a publicar documentos dizendo que tinham visto o mesmo evento peculiar.
Levou a equipe Jedi por ano para pregar que seus dados eram reais, e finalmente entender tudo.
Uma nova linha de pesquisa
A equipe determinou que os elétrons que estavam sendo acelerados entre IO e Júpiter estavam criando outro tipo de onda chamado de uma onda de ciclotron iônico. Estas são ondas de compressão como ondas sonoras, exceto essas viagens através de campos elétricos. Ocasionalmente, as ondas de ciclotron ion viajam na mesma frequência que as partículas carregadas girando em torno de linhas de campo magnético. Quando essas ondas passam sobre as partículas espiralas, elas lhes dão um impulso de velocidade, semelhante à maneira como os surfistas podem ser “acelerados”, montando uma onda oceânica, disse Jamey Szalay, um físico espacial da Universidade de Princeton e do Estudo Co-autor.
Mas essas ondas estavam dando aos prótons flutuando alto acima do Júpiter mais do que apenas um empurrão: eles estavam empurrando-os. A cada segundo as ondas impulsionaram os prótons cerca de 690.000 mph (1,1 milhão kph) mais rápido. Eles transferiram tanta energia que o Os prótons podem escapar da imensa pulsação gravitacional de Júpiter, piremem o campo magnético e a corrida em direção a Io. Juno acabou de passar por esse fluxo.
“Essas observações revelaram uma nova linha de pesquisa sobre a complexidade de Interação de Io com Júpiter e as características aurorais que cria “, disse Szalay. “Esses prótons estão em um sentido traçadores que nos permitem entender melhor como as ondas podem interagir com partículas carregadas”.
Isso, por sua vez, poderia ajudar os pesquisadores a entender melhor por que eventos similares em outros planetas não são tão poderosos, Clark acrescentou.
“Se pudermos entender por que as coisas operam em um Caminho na Terra versus em Júpiter, por exemplo, podemos começar a juntar como as coisas podem operar em mundos mais distantes “, disse Clark.
Porque a trajetória planejada de Juno não passará pela mesma região novamente, esta é provável que seja uma observação única. Mas com a NASA tendo recentemente estendia a missão de Juno a 2025, Clark disse que os pesquisadores podem ter a oportunidade de estudar um similar, embora potencialmente mais fraco, parte da conexão IO-Júpiter em agosto de 2022.
Leia mais sobre o Júpiter Instrumento de detector de partículas energéticas (Jedi).
Media Contato: Jeremy Rehm, 240-592-3997, [email protected]
o laboratório de física aplicado, uma divisão sem fins lucrativos da Universidade Johns Hopkins , atende aos desafios nacionais críticos através da aplicação inovadora da ciência e tecnologia. Para mais informações, visite www.jhuapl.edu.