Usłysz przerażające emisje radiowe z sondy Juno NASA zarejestrowanej z Jowisza i jego księżyca Io

To przetworzone zdjęcie Io wykonane przez New Horizons pokazuje wysoki na 290 kilometrów (180 mil) pióropusz wulkanu Tefstar w pobliżu bieguna północnego Io. Znacznie mniejszy pióropusz Prometeusza jest również widoczny o godzinie 9. Szczyt pióropusza wulkanu Masubi pojawia się jako nieregularna jasna plama w pobliżu dna. Źródło: NASA/JHUAPL/SwRI

Instrument Juno Waves odsłuchiwał emisje radiowe z ogromnego pola magnetycznego Jowisza, aby znaleźć ich dokładne położenie.

Słuchając deszczu elektronów płynących do Jowisza z jego skondensowanego wulkanicznego księżyca Io, naukowcy korzystający z sondy Juno NASA odkryli, co wyzwala potężne emisje radiowe w gigantycznym polu magnetycznym tej potwornej planety. Nowe odkrycie rzuca światło na zachowanie ogromnych pól magnetycznych generowanych przez gazowe olbrzymy, takie jak Jowisz.

Jowisz ma największe i najsilniejsze pole magnetyczne spośród wszystkich planet w naszym Układzie Słonecznym, z siłą u źródła około 20 000 razy większą niż Ziemia. Jest wystawiony na działanie wiatru słonecznego, który jest strumieniem naładowanych elektrycznie cząstek i pól magnetycznych, które nieustannie wieją ze słońca. W zależności od tego, jak intensywnie wieje wiatr słoneczny, pole magnetyczne Jowisza może rozciągać się na zewnątrz o 3,2 miliona kilometrów w kierunku Słońca i rozciągać się na ponad 600 milionów mil (ponad 965 milionów kilometrów) od Słońca, aż do orbity Saturna .

Wielokolorowe linie na tym obrazie koncepcyjnym reprezentują linie pola magnetycznego łączące orbitę Io z atmosferą Jowisza. Fale radiowe są emitowane ze źródła i rozchodzą się wzdłuż ścianek pustego stożka (obszar szary). Juno, której orbita jest reprezentowana przez białą linię przecinającą stożek, odbiera sygnał, gdy obrót Jowisza omiata stożek nad statkiem kosmicznym. Źródło: NASA/GSFC/Jay Friedlander

Jowisz ma wiele dużych księżyców krążących w ogromnym polu magnetycznym, z Io najbliżej. Io zostaje złapany w konflikt pomiędzy Jowiszem a jego dwoma sąsiednimi księżycami, generując wewnętrzne ciepło, które napędza setki erupcji wulkanicznych na jego powierzchni.

Razem te wulkany uwalniają jedną tonę materii (gazów i cząstek) na sekundę w przestrzeń kosmiczną w pobliżu Jowisza. Niektóre z tych materiałów rozkładają się na naładowane elektrycznie jony i elektrony i są szybko przechwytywane przez pole magnetyczne Jowisza. Kiedy pole magnetyczne Jowisza omija Io, elektrony z Księżyca przyspieszają wzdłuż pola magnetycznego w kierunku biegunów Jowisza. Po drodze elektrony te generują „dekametrowe” fale radiowe (tzw. dziesiętne emisje radiowe lub DAM). Instrument Juno Waves może „słuchać” tej audycji radiowej generowanej przez deszcz elektronów.

Juno dostraja się do jednej ze swoich ulubionych stacji radiowych. Posłuchaj dziesiętnych emisji radiowych generowanych przez interakcję Io z polem magnetycznym Jowisza. Instrument falowy Juno wykrywa sygnały radiowe, gdy ścieżka Juno przechodzi przez wiązkę i ma kształt stożka. Wzór wiązki tej lampy jest podobny do tego, który emituje tylko pierścień światła, a nie pełną wiązkę. Naukowcy z firmy Juno przekształcają następnie wykrytą emisję radiową na częstotliwość w słyszalnym zakresie ludzkiego ucha. Źródło: Uniwersytet Iowa/SwRI/NASA

Naukowcy wykorzystali dane Juno Waves, aby określić dokładne lokalizacje w rozległym polu magnetycznym Jowisza, z którego pochodzą te emisje radiowe. Te lokalizacje są odpowiednimi warunkami do generowania fal radiowych; Według zespołu mają one odpowiednią siłę pola magnetycznego i odpowiednią gęstość elektronów (nie za dużo i nie za mało).

„Radio prawdopodobnie będzie stabilne, ale Juno musi być we właściwym miejscu, aby słuchać” – powiedziała Yasmina Martos z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland i University of Maryland w College Park.

Fale radiowe ze źródła promieniują wzdłuż ścianek pustego stożka, który wyrównuje i kontroluje siłę i kształt pola magnetycznego Jowisza. Juno odbiera sygnał tylko wtedy, gdy rotacja Jowisza omiata stożek nad statkiem kosmicznym, podobnie jak latarnia morska jest na krótko oświetlona na statku na morzu. Martos jest głównym autorem artykułu na temat tego badania opublikowanego w czerwcu 2020 r. w Journal of Geophysical Research, Planety.

Dane z Juno pozwoliły zespołowi obliczyć, że energia elektronów generujących fale radiowe była znacznie wyższa niż wcześniej szacowano, aż 23 razy większa. Ponadto elektrony niekoniecznie muszą pochodzić z księżyca wulkanicznego. Zdaniem zespołu mogą na przykład znajdować się w polu magnetycznym planety (magnetosferze) lub pochodzić ze Słońca jako część wiatru słonecznego.

Odniesienie: „Juno ujawnia nowe spojrzenie na dziesięcioletnie emisje radiowe związane z Io” autorstwa Yasminy M. Martos, Masafumi Imai, John EP Konerny, Stavros Kotsiaros i William S. Journal of Geophysical Research, Planety.
DOI: 10.1029/2020JE006415

Więcej o tym projekcie i misji Juno

Badania zostały sfinansowane przez Project Juno z NASA Grants NNM06AAa75c i 699041X dla Southwest Research Institute w San Antonio w Teksasie oraz NASA Grant NNN12AA01C dla NASA Jet Propulsion Laboratory, oddziału California Institute of Technology w Pasadenie w Kalifornii. Zespół składa się z naukowców z NASA Goddard, National Institute of Technology (KOSEN) w Tokio, Japonia. Niihama College w Niihama, Ehime, Japonia, University of Iowa, Iowa City; oraz Politechniki Danii w Kongens Lyngby, Dania. JPL NASA prowadzi misję Juno dla głównego badacza Scotta J. Boltona z Southwest Research Institute. Juno jest częścią NASA’s New Frontiers Program, który jest zarządzany w NASA Marshall Space Flight Center w Huntsville w stanie Alabama, dla Dyrekcji Misji Naukowych agencji w Waszyngtonie. Firma Lockheed Martin Space w Denver zbudowała i obsługiwała statek kosmiczny.