İki farklı Hubble gözleminin birleşik görüntüsü. Auroralar, NASA’nın Juno uzay aracı yaklaşıp Jüpiter’in yörüngesine girerken gerçekleşen bir dizi Hubble Uzay Teleskobu Görüntüleme Spektrografı uzak-ultraviyole ışık gözlemleri sırasında fotoğraflandı. Bu görüntüdeki Jüpiter’in tam renkli diski, her yıl dış gezegenlerin küresel haritalarını yakalayan uzun vadeli bir Hubble projesi olan Hubble’ın Dış Gezegen Atmosferleri Mirası (OPAL) programı tarafından farklı bir zamanda ayrı olarak fotoğraflandı. Kredi: NASA, ESA ve J. Nichols (Leicester Üniversitesi)
Yeni Leicester uzay araştırması, ilk kez, karmaşık bir ‘savaş halatının’ auroraları aydınlattığını ortaya çıkardı. Jüpiter‘nin üst atmosferinden gelen verilerin bir kombinasyonunu kullanarak NASAJuno sondası ve Hubble uzay teleskobu.
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 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 birbirimizle komplo kurduğumuzda, 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’in ‘savaş halatının’ arkasındaki mekanizmanın çizimi – Jüpiter’in hızlı dönüşü ve uydusu Io’daki yanardağlardan kükürt ve oksijen salınımı tarafından yönlendirilen hassas akım döngüsü. Kredi: Emma Bunce/Stanley Cowley/Jonathan Nichols/Leicester Üniversitesi
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 uzun süredir Jüpiter’in auroraları ile saniyede yüzlerce kilogram hızla Io’dan fırlatılan malzeme arasında bir ilişki olduğundan şüpheleniyorlardı, ancak Juno tarafından elde edilen veriler belirsiz olduğunu kanıtladı.
NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’ndan Dr Scott Bolton (JPL), Juno görevi için Baş Araştırmacıdır (PI). dedi ki:
“Jüpiter’in auroralarının nasıl çalıştığına dair bu heyecan verici sonuçlar, Hubble’dan Dünya tabanlı gözlemleri Juno ölçümleriyle birleştirmenin gücünün bir kanıtı. Juno yakından incelerken HST görüntüleri geniş bir genel bakış sağlar. 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 materyali dönme hızında döndürmeye 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 o zamandan beri bu tür imzalar 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 olduğumuz için, şimdi Jüpiter’in dış yüzeyinin genel fiziğine ayrıntılı olarak bakmak için elimizdeki malzemeye sahibiz. plazma çevre ve daha fazlası Juno’nun şu anda devam eden genişletilmiş misyonundan gelecek. Umuyoruz ki bu makalemizi, yeni bilimsel anlayış için bu hazineyi keşfeden daha pek çok kişi izleyecektir.”
Ekim 2021’de yayınlanan ve aynı zamanda NASA’nın Juno sondası tarafından toplanan verileri kullanan Leicester araştırması, gaz devinin kendine özgü ve renkli bantlarının altındaki süreçlere dair yeni bilgiler ortaya çıkardı.
Referans: JD Nichols ve SWH Cowley tarafından “Jüpiter’in Şafak Tarafı Ana Emisyon Yoğunluğunun Juno Misyonu Sırasında Manyetosferik Akımlarla İlişkisi”, 5 Ocak 2022, Jeofizik Araştırma Dergisi: Uzay Fiziği.
DOI: 10.1029/2021JA030040