Совместные наблюдения за окрестностями Юпитера, выполненные космическим аппаратом NASA «Juno» и орбитальной обсерваторией ESA «XMM-Newton», предоставили астрономам возможность выяснить механизм, лежащий в основе мощных вспышек рентгеновского излучения на полюсах планеты, возникающих с интервалом в несколько минут. Установлено, что причиной этих явлений являются пульсирующие колебания силовых линий магнитного поля Юпитера, однако источник этих колебаний остается невыясненным. Подробности исследования опубликованы в журнале Science Advances.
«Мы уже более четырех десятилетий наблюдаем рентгеновское свечение Юпитера, но до сих пор не могли понять его природу», – отметил Уильям Данн, один из авторов работы и сотрудник Лаборатории космических исследований Университета Лос-Анджелеса (США).
Рентгеновское излучение является составной частью полярных сияний Юпитера – вспышек света, видимого и невидимого для человеческого глаза, которые возникают в результате взаимодействия заряженных частиц с атмосферой газового гиганта. Аналогичные явления наблюдаются и на Земле, однако интенсивность этих процессов у крупнейшей планеты Солнечной системы значительно выше, высвобождая сотни гигаватт энергии. Рентгеновские сияния на северном и южном полюсах Юпитера часто повторяются с высокой регулярностью – в ходе 26-часовой наблюдательной кампании они фиксировались каждые 27 минут.
Благодаря данным, полученным как с орбиты Юпитера, так и с Земли, ученые установили, что рентгеновские вспышки обусловлены периодическими колебаниями силовых линий магнитного поля планеты – эти колебания порождают волны плазмы, направляющие тяжелые ионы серы и кислорода к атмосфере Юпитера. При взаимодействии этих частиц с атмосферой высвобождается энергия в виде рентгеновских лучей.
«Данный механизм ранее не принимался во внимание, хотя схожий процесс является причиной возникновения полярных сияний на нашей планете. Таким образом, он потенциально может быть универсальным и проявляться в разнообразных космических средах», – отметил Уильям Данн.
Ионизированные частицы, проникающие в атмосферу Юпитера, происходят из вулканического газа, выбрасываемого в космос гигантскими вулканами на спутнике Ио. Этот газ подвергается ионизации вследствие столкновений вблизи планеты-гиганта, формируя вокруг нее структуру, напоминающую «бублик», состоящий из плазмы.
«Рентгеновское излучение обычно генерируется исключительно мощными и агрессивными объектами, такими как черные дыры и нейтронные звезды. Поэтому кажется удивительным, что и планеты способны его производить. Посещение черных дыр не представляется возможным из-за их удаленности, однако Юпитер находится относительно близко. Благодаря миссии «Juno» в системе этой планеты у нас появилась уникальная возможность изучить на месте условия, порождающие рентгеновские лучи», – подытожила Грациэлла Брандуарди-Раймонт, соавтор исследования из Лаборатории космических исследований Университета Лос-Анджелеса.
