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Svelato il mistero dell’aurora a raggi x su Giove

Ci sono voluti quaranta anni per arrivare a spiegare il mistero che produce una spettacolare esplosione di raggi X ogni 27 minuti circa ai poli nord e sud di Giove.

Quando le particelle cariche interagiscono con l’atmosfera del pianeta viene prodotta una luce visibile e invisibile. Questo fenomeno, simile a quello che si verifica sulla Terra per l’aurora boreale, si distingue per la potenza e intensità dell’esplosione che, su Giove, rilascia centinaia di gigawatt di energia.

Pubblicato su Science Advances, lo studio si basa sulle osservazioni ravvicinate dell’ambiente di Giove da parte del satellite Juno della NASA, che è attualmente in orbita attorno al pianeta, combinate con misurazioni simultanee di raggi X dall’osservatorio XMM-Newton dell’Agenzia spaziale europea, che è in orbita terrestre.

Il team di ricerca, guidato dalla London’s Global University e dall’Accademia cinese delle scienze, ha scoperto che i brillamenti di raggi X sono innescati da vibrazioni periodiche delle linee del campo magnetico di Giove. Le vibrazioni producono onde di plasma – gas ionizzato – cariche di particelle di ioni pesanti che “navigano” lungo le linee del campo magnetico fino a schiantarsi contro l’atmosfera del pianeta.

Una spiegazione ricercata da circa quattro decenni e che oggi consente di fare luce su un fenomeno che avviene anche sulla Terra. «Potrebbe, quindi, essere un fenomeno universale, presente in molti ambienti diversi nello spazio» commenta William Dunn, co- autore della UCL Mullard Space Science Laboratory.

Le particelle di ioni cariche che colpiscono l’atmosfera provengono, nel caso di Giove dal gas vulcanico che si riversa nello spazio dai vulcani giganti della luna Io del pianeta rosso.

Gli atomi del gas privati ​​degli elettroni a causa delle collisioni nell’ambiente circostante di Giove, formano  una ciambella di plasma che circonda il pianeta.

Il team ha impiegato 26 ore ininterrotte di osservazione e Zhonghua Yao, dell’Accademia cinese delle scienze, afferma che processi simili probabilmente si verificano intorno a Saturno, Urano, Nettuno e probabilmente anche in pianeti extrasolari, con diversi tipi di particelle cariche che “navigano le onde”.

La correlazione tra le onde nel plasma rilevate da Juno e i brillamenti aurorali di raggi X al polo nord di Giove registrati da X-MM Newton, hanno permesso l’elaborazione di un modello che ha confermato la presenza di  onde cariche di particelle pesanti  che si muovono in direzione dell’atmosfera di Giove.

Le esplosioni di raggi X, violente e potenti, avvengono anche all’interno dei  buchi neri e nelle  stelle di neutroni, ma lo studio dimostra che possono interessare con simile intensità anche i pianeti.

Non sono ancora chiare le cause delle vibrazioni periodiche delle linee del campo magnetico di Giove. Potrebbero derivare da interazioni con il vento solare o da flussi di plasma ad alta velocità all’interno della magnetosfera, che su Giove è grande quanto una regione più grande della nostra Luna.

L’operatività della missione Juno della Nasa è stata prolungata di quattro anni e nove mesi oltre la vita prevista. A bordo due strumenti italiani: lo strumento JIRAM, realizzato in Italia dalla Leonardo e guidato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e lo strumento di radioscienza KaT (Ka-band Translator), realizzato da Thales Alenia Space e guidato dall’Università La Sapienza di Roma. Progetti realizzati con il coordinamento dell’Agenzia spaziale italiana. La missione XMM- Newton è una missione con una importante partecipazione italiana.

In apertura: immagini sovrapposte del polo di Giove dal satellite Juno della NASA e dal telescopio a raggi X Chandra della NASA. A sinistra è mostrata una proiezione dell’aurora boreale a raggi X di Giove (viola) sovrapposta a un’immagine Junocam visibile del Polo Nord. A destra mostra la controparte meridionale. Crediti:NASA Chandra/Juno Wolk/Dunn

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