Juno ve Hubble verileri, elektromanyetik ‘savaş halatının’ Jüpiter’in üst atmosferini aydınlattığını ortaya koyuyor

Yeni Leicester uzay araştırması, ilk kez, NASA’nın Juno sondası ve Hubble Uzay Teleskobu’ndan gelen verilerin bir kombinasyonunu kullanarak Jüpiter’in üst atmosferinde auroraları aydınlatan karmaşık bir ‘savaş halatı’ ortaya çıkardı.

Dergide yayınlanan çalışma, Jeofizik Araştırma Dergisi: Uzay FiziğiJüpiter’in hızlı dönüşü ve uydusu Io’daki yanardağlardan kükürt ve oksijen salınımı tarafından yönlendirilen hassas akım döngüsünü anlatıyor.

Leicester Üniversitesi Fizik ve Astronomi Okulu’ndan araştırmacılar, Jüpiter’in manyetik alanını gaz devi etrafındaki yörüngeden ölçen Juno’nun Manyetik Alan Araştırmasından (MAG) gelen verileri ve Hubble Uzay Teleskobu tarafından taşınan Uzay Teleskobu Görüntüleme Spektrografından gelen gözlemleri kullandılar.

Araştırmaları, Jüpiter’in güçlü auroralarının, gezegenin muazzam manyetik alanının egemen olduğu bölge olan manyetosferdeki malzeme ile halat çekmenin bir parçası olarak hareket eden bir elektrik akımı sistemi ile ilişkili olduğuna dair en güçlü kanıtı sağlıyor.

Jonathan Nichols, Leicester Üniversitesi’nde Planetary Aurora’da bir Okuyucu ve çalışmanın ilgili yazarıdır. dedi ki:

“Yirmi yılı aşkın bir süredir bu elektrik akımlarını ve Jüpiter’in güçlü auroralarını birbirine bağlayan teorilerimiz vardı ve verilerde bu ilişkiyi arayarak nihayet onları test edebilmek çok heyecan vericiydi. Ve birini diğerine karşı çizdiğimizde ben Bağlantının ne kadar net olduğunu gördüğümde neredeyse sandalyemden düşüyordum.

“Bu ilişkiyi keşfetmek heyecan verici çünkü sadece Jüpiter’in manyetik alanının nasıl çalıştığını anlamamıza yardımcı olmakla kalmıyor, aynı zamanda daha önce aynı teorileri kullandığımız ve şimdi yenilenmiş bir güvenle kullandığımız diğer yıldızların yörüngesindeki gezegenlerinkileri de anlamamıza yardımcı oluyor.”

Jüpiter, Dünya’nınkinin 11 katından daha büyük bir çapa sahip olan devasa boyutuna rağmen, yaklaşık olarak her dokuz buçuk saatte bir döner.

Io, Dünya’nın uydusuna benzer bir boyut ve kütleye sahiptir, ancak Jüpiter’in yörüngesinde ortalama 422.000 km’lik bir mesafe vardır; kabaca %10 daha uzakta. 400’den fazla aktif yanardağ ile Io, Güneş Sistemi’ndeki jeolojik olarak en aktif nesnedir.

Bilim adamları, Jüpiter’in auroraları ile saniyede yüzlerce kilogram hızla Io’dan fırlatılan malzeme arasında bir ilişki olduğundan uzun süredir şüpheleniyorlardı, ancak Juno tarafından elde edilen veriler belirsiz olduğunu kanıtladı.

NASA’nın Jet Propulsion Laboratory’den (JPL) Dr. Scott Bolton, Juno görevinin Baş Araştırmacısıdır (PI). dedi ki:

“Jüpiter’in auroralarının nasıl çalıştığına dair bu heyecan verici sonuçlar, Hubble’dan alınan Dünya temelli gözlemleri Juno ölçümleriyle birleştirmenin gücünün bir kanıtıdır. HST görüntüleri geniş bir genel bakış sağlarken Juno yakından inceliyor. Birlikte harika bir ekip oluşturuyorlar!”

Io’dan salınan malzemenin çoğu, gezegenin hızla dönen manyetik alanı tarafından Jüpiter’den uzağa itilir ve dışa doğru hareket ettikçe dönme hızı yavaşlar. Bu, Jüpiter’in gezegenin üst atmosferinden ve manyetosferinden akan bir elektrik akımı sistemi aracılığıyla bu malzemenin dönme hızında dönmesini sağlamaya çalıştığı bir elektromanyetik halat çekme ile sonuçlanır.

Gezegenin atmosferinden akan, manyetik alan çizgileri boyunca aşağı doğru ateşlenen elektronlar tarafından üst atmosfere taşınan elektrik akımının bileşeninin, Jüpiter’in ana auroral emisyonunu yönlendirdiği düşünülüyordu.

Bununla birlikte, Juno’nun gelişinden önce bu fikir hiç test edilmedi, çünkü ilgili araçlara sahip hiçbir uzay aracı daha önce Jüpiter’e yeterince yakın yörüngede dönmemişti. Ve Juno 2016’da geldiğinde, böyle bir elektrik akımı sisteminin beklenen imzası rapor edilmedi – ve bu tür imzalar o zamandan beri bulunurken – Juno’nun görevinin büyük sürprizlerinden biri, Jüpiter’in üzerindeki elektronların doğasının gösterilmesiydi. kutup bölgeleri başlangıçta beklenenden çok daha karmaşıktır.

Araştırmacılar, Juno’nun görevinin erken bir bölümünde Jüpiter’in ana auroral emisyonunun parlaklığını, Güneş Sistemi’nin manyetosferdeki en büyük gezegeninden akan elektrik akımının eşzamanlı ölçümleriyle karşılaştırdı.

Bu auroralar, Dünya yörüngesindeki Hubble Uzay Teleskobu’ndaki aletlerle gözlendi. Ekip, şafak tarafındaki akımın ölçümlerini Jüpiter’in auroralarının parlaklığıyla karşılaştırarak, auroral yoğunluk ve manyetosferik akım gücü arasındaki ilişkiyi gösterdi.

Stan Cowley, Leicester Üniversitesi’nde Güneş-Gezegen Fiziği Fahri Profesörü ve çalışmanın ortak yazarıdır ve 25 yıldır Jüpiter’in güçlü auroraları üzerinde çalışmaktadır. Profesör Cowley ekledi:

“HST’den gelen auroral görüntüleme verileriyle birlikte Juno uzay aracından beş yıldan fazla yörünge içi veriye sahip olarak, şimdi Jüpiter’in dış plazma ortamının genel fiziğine ayrıntılı olarak bakmak için elimizde malzeme var ve daha fazlası. Juno’nun genişletilmiş misyonundan geliyor, şu anda devam ediyor. Umuyoruz ki bu makalemizi yeni bilimsel anlayış için bu hazineyi keşfeden daha birçok kişi izleyecektir.”

Ekim 2021’de yayınlanan ve aynı zamanda NASA’nın Juno sondası tarafından elde edilen verileri kullanan Leicester araştırması, gaz devinin kendine özgü ve renkli bantlarının altındaki süreçlere dair yeni bilgiler ortaya çıkardı.

“Jüpiter’in şafak vakti ana emisyon yoğunluğunun Juno görevi sırasında manyetosferik akımlarla ilişkisi” yayınlandı. Jeofizik Araştırma Dergisi: Uzay Fiziği.