Gezegen astronomları, Jüpiter’in olağandışı X-ışını auroralarının kökenleri hakkındaki 40 yıllık bir gizemi çözmek için NASA’nın Jüpiter’in yörüngesindeki Juno uzay aracı tarafından alınan ölçümleri ESA’nın (Avrupa Uzay Ajansı’nın) Dünya yörüngesindeki XMM-Newton misyonundan alınan verilerle birleştirdi. İlk kez tüm mekanizmanın iş başında olduğunu gördüler: X-ışınlarından sorumlu elektrik yüklü atomlar veya iyonlar, Jüpiter’in manyetik alanında gaz devinin atmosferine “sörf yapan” elektromanyetik dalgalardır.
Çalışmayla ilgili bir makale 9 Temmuz’da Science Advances dergisinde yayınlandı .
Auroralar, güneş sistemimizdeki yedi gezegende tespit edildi. Bu ışık gösterilerinden bazıları insan gözüyle görülebilir; diğerleri, yalnızca özel teleskoplarla görebildiğimiz dalga boylarında ışık üretir. Daha kısa dalga boyları üretmek için daha fazla enerji gerektirir. Jüpiter, güneş sistemindeki en güçlü auroralara sahiptir ve auroraya sahip dört dev gezegenden X-ışınları yaydığı tespit edilen tek gezegendir.
Gezegen astronomları, Jüpiter’in X-ışını auroral emisyonu kırk yıl önce keşfedildiğinden beri büyülendi çünkü onu üretmek için gereken enerjinin nasıl üretildiği hemen belli değildi. Jüpiter’in bu şaşırtıcı kuzey ve güney ışıklarının, Jüpiter’in atmosferine çarpan iyonlar tarafından tetiklendiğini biliyorlardı. Ancak şimdiye kadar bilim adamlarının, X-ışını ışık gösterisinden sorumlu iyonların ilk etapta atmosfere nasıl ulaşabildikleri hakkında hiçbir fikirleri yoktu.
Dünyada, auroralar genellikle yalnızca 65 ila 80 derece enlemleri arasında, manyetik kutupları çevreleyen bir kuşakta görülebilir. 80 derecenin ötesinde, kutup ışığı emisyonu kaybolur çünkü manyetik alan çizgileri Dünya’yı terk eder ve Güneş tarafından fırlatılan elektrik yüklü parçacıkların sabit akışı olan güneş rüzgarındaki manyetik alana bağlanır. Bunlara açık alan çizgileri denir ve geleneksel resimde Jüpiter ve Satürn’ün yüksek enlem kutup bölgelerinin de önemli auroralar yayması beklenmez.
Ancak, Jüpiter’in X-ışını auroraları farklıdır. Ana kutup ışığı kuşağının kutbuna doğru var olurlar ve titreşirler ve kuzey kutbundakiler genellikle güney kutbundakilerden farklıdır. Bunlar, manyetik alan çizgisinin bir kutupta gezegenden çıktığı ve diğerinde gezegene yeniden bağlandığı kapalı bir manyetik alanın tipik özellikleridir. Manyetik alana sahip tüm gezegenlerin hem açık hem de kapalı alan bileşenleri vardır.
Fenomeni inceleyen bilim adamları bilgisayar simülasyonlarına döndüler ve titreşen X-ışını auroralarının Jüpiter’in içinde üretilen kapalı manyetik alanlarla bağlantılı olabileceğini ve ardından geri dönmeden önce uzaya milyonlarca mil uzanabileceğini keşfettiler. Ancak modelin uygulanabilir olduğu nasıl kanıtlanacak?
Çalışma yazarları, 16-17 Temmuz 2017 tarihleri arasında hem Juno hem de XMM-Newton tarafından elde edilen verilere yöneldiler. İki günlük süre boyunca, XMM-Newton Jüpiter’i 26 saat boyunca sürekli olarak gözlemledi ve her 27 dakikada bir X-ışını aurorasının titreştiğini gördü.
Aynı zamanda Juno, gezegenin şafak öncesi bölgesinin 62 ila 68 Jüpiter yarıçapı (yaklaşık 2,8 ila 3 milyon mil veya 4,4 ila 4,8 milyon kilometre) arasında seyahat ediyordu. Bu tam olarak ekibin simülasyonlarının titreşimleri tetiklemek için önemli olduğunu öne sürdüğü bölgeydi, bu nedenle aynı hızda meydana gelen herhangi bir manyetik süreç için Juno verilerini aradılar.
Jüpiter’in manyetik alanındaki dalgalanmaların, titreşen X-ışını kutup ışıklarına neden olduğunu buldular. Manyetik alanın dış sınırı doğrudan güneş rüzgarının parçacıkları tarafından vurulur ve sıkıştırılır. Bu sıkıştırmalar, gezegenin atmosferinden milyonlarca mil uzakta olan Jüpiter’in geniş manyetik alanında hapsolmuş iyonları ısıtır.
Bu, parçacıkların alan çizgileri boyunca yönlendirildiği elektromanyetik iyon siklotron (EMIC) dalgaları adı verilen bir olguyu tetikler. Alanın rehberliğinde iyonlar, EMIC dalgasını milyonlarca kilometrelik uzay boyunca sürer ve sonunda gezegenin atmosferine çarparak X-ışını auroralarını tetikler.
“Juno verilerinde gördüğümüz şey, bu güzel olaylar zinciri. University College London, Mullard Uzay Bilimi Laboratuvarı’ndan William Dunn ve bir ortak, sıkıştırmanın gerçekleştiğini, EMIC dalgasının tetiklendiğini, iyonları ve ardından alan çizgisi boyunca hareket eden bir iyon atımı görüyoruz” dedi. – makalenin yazarı. “Sonra, birkaç dakika sonra, XMM bir X-ışınları patlaması görüyor.”
Sürecin eksik parçası ilk kez tespit edildiğine göre, daha sonra nerede incelenebileceği konusunda zengin olasılıklar sunuyor. Örneğin, Jüpiter’de manyetik alan, Io ayındaki volkanlardan yayılan kükürt ve oksijen iyonlarıyla doludur. Satürn’de, Ay Enceladus uzaya su püskürterek Satürn’ün manyetik alanını su grubu iyonlarıyla doldurur.
Misyon Hakkında Daha Fazla Bilgi
Caltech’in California, Pasadena’daki bir bölümü olan JPL, Juno misyonunu San Antonio’daki Southwest Araştırma Enstitüsü’nden baş araştırmacı Scott J. Bolton adına yönetiyor. Juno, NASA’nın Washington’daki Bilim Misyon Müdürlüğü için NASA’nın Alabama, Huntsville’deki Marshall Uzay Uçuş Merkezinde yönetilen Yeni Sınırlar Programının bir parçasıdır. Denver’daki Lockheed Martin Space, uzay aracını inşa etti ve işletti.
