Uma equipe de pesquisa co-liderada pela UCL resolveu um mistério de décadas de como Júpiter produz uma explosão espetacular de raios-X a cada poucos minutos.
Os raios X são parte da aurora de Júpiter – rajadas de luz visível e invisível que ocorrem quando partículas carregadas interagem com a atmosfera do planeta. Um fenômeno semelhante ocorre na Terra, criando as luzes do norte, mas a de Júpiter é muito mais poderosa, liberando centenas de gigawatts de energia, o suficiente para alimentar brevemente toda a civilização humana.
Em um novo estudo, publicado na Science Advances, os pesquisadores combinaram observações de perto do ambiente de Júpiter pelo satélite da NASA Juno, que atualmente orbita o planeta, com medições simultâneas de raios-X do observatório XMM-Newton da Agência Espacial Europeia (que está em Própria órbita da Terra).
A equipe de pesquisa, liderada pela UCL e pela Academia Chinesa de Ciências, descobriu que as explosões de raios-X eram acionadas por vibrações periódicas das linhas do campo magnético de Júpiter. Essas vibrações criam ondas de plasma (gás ionizado) que enviam partículas pesadas de íons “surfando” ao longo das linhas do campo magnético até se chocarem com a atmosfera do planeta, liberando energia na forma de raios-X.
O co-autor, Dr. William Dunn (Laboratório de Ciências Espaciais da UCL Mullard) disse: “Vimos Júpiter produzindo aurora de raios X por quatro décadas, mas não sabíamos como isso aconteceu. Só sabíamos que eram produzidos quando os íons caíram na atmosfera do planeta.
“Agora sabemos que esses íons são transportados por ondas de plasma – uma explicação que não foi proposta antes, embora um processo semelhante produza a própria aurora da Terra. Poderia, portanto, ser um fenômeno universal, presente em muitos ambientes diferentes no espaço.”
As auroras de raios-X ocorrem nos pólos norte e sul de Júpiter, geralmente com a regularidade de um relógio – durante essa observação, Júpiter estava produzindo rajadas de raios-X a cada 27 minutos.
As partículas de íons carregados que atingem a atmosfera se originam do gás vulcânico que se derrama no espaço de vulcões gigantes na lua de Júpiter, Io.
Este gás torna-se ionizado (seus átomos são despojados de elétrons) devido a colisões no ambiente imediato de Júpiter, formando um donut de plasma que circunda o planeta.
O co-autor, Dr. Zhonghua Yao (Academia Chinesa de Ciências, Pequim) disse: “Agora que identificamos este processo fundamental, há uma abundância de possibilidades de onde ele poderia ser estudado a seguir. Processos semelhantes provavelmente ocorrem em torno de Saturno, Urano, Netuno e provavelmente exoplanetas também, com diferentes tipos de partículas carregadas ‘surfando’ nas ondas. ”
A co-autora Professora Graziella Branduardi-Raymont (Laboratório de Ciências Espaciais da UCL Mullard) disse: “Os raios X são normalmente produzidos por fenômenos extremamente poderosos e violentos, como buracos negros e estrelas de nêutrons, então parece estranho que meros planetas os produzam também.
“Nunca poderemos visitar os buracos negros, pois eles estão além das viagens espaciais, mas Júpiter está à nossa porta. Com a chegada do satélite Juno à órbita de Júpiter, os astrônomos agora têm uma oportunidade fantástica de estudar de perto um ambiente que produz raios X . ”
Para o novo estudo, os pesquisadores analisaram as observações de Júpiter e seu ambiente circundante realizadas continuamente ao longo de um período de 26 horas pelos satélites Juno e XMM-Newton.
Eles encontraram uma correlação clara entre as ondas no plasma detectadas por Juno e as erupções aurorais de raios-X no pólo norte de Júpiter registradas por X-MM Newton. Eles então usaram modelagem de computador para confirmar que as ondas iriam conduzir as partículas pesadas em direção à atmosfera de Júpiter.
Por que as linhas do campo magnético vibram periodicamente não está claro, mas a vibração pode resultar de interações com o vento solar ou de fluxos de plasma em alta velocidade dentro da magnetosfera de Júpiter.
O campo magnético de Júpiter é extremamente forte – cerca de 20.000 vezes mais forte que o da Terra – e, portanto, sua magnetosfera, a área controlada por esse campo magnético, é extremamente grande. Se fosse visível no céu noturno, cobriria uma região várias vezes o tamanho da nossa lua.
Publicado em 16/07/2021 22h10
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