Aurore a raggi X di Giove

Un team di ricerca internazionale guidato da YAO Zhonghua dell'Istituto di geologia e geofisica dell'Accademia cinese delle scienze (IGGCAS) ha spiegato la causa delle aurore a raggi X di Giove, un mistero che lascia perplessi gli scienziati da 40 anni.

Il forte campo magnetico di Giove in rapida rotazione fornisce un laboratorio naturale che è la chiave per comprendere le dinamiche dei plasmi ad alta energia. Spettacolari brillamenti di raggi X aurorali sono diagnostici dei processi più energetici che governano le magnetosfere, ma sembrano unici per Giove. Dalla loro scoperta 40 anni fa, i processi che producono i brillamenti di raggi X di Giove sono rimasti sconosciuti.

È la prima volta che i ricercatori planetari descrivono, su Science Advances (1), l'intera catena di causalità per i brillamenti aurorali di raggi X di Giove. Il meccanismo nella produzione di bagliori aurorali di raggi X su Giove potrebbe avere potenziali applicazioni nell'astronomia a raggi X.

Gli spettri aurorali dei raggi X ci dicono che queste aurore sono prodotte da ioni pesanti con energie nell'intervallo dei megaelettronvolt. Ma come si formano e perché questi ioni entrano nell'atmosfera di Giove era precedentemente sconosciuto.

Per comprendere i processi energetici associati alle emissioni polari di Giove, i ricercatori hanno organizzato, negli ultimi quattro anni, una serie di campagne di osservazione paradigmatiche dalla Terra in tandem con le misurazioni in situ dell'osservatorio a raggi X di punta dell'ESA, XMM-Newton, e della NASA Astronave Giunone. Questi sforzi includevano la più vasta campagna a raggi X e la più vasta campagna del telescopio spaziale Hubble mai condotta per Giove.

Utilizzando questi strumenti, i ricercatori sono stati in grado di sondare la fisica dietro il fenomeno e rivelare i processi che portano i pianeti a produrre aurore a raggi X.

«Questi sono sorprendentemente simili ai processi di produzione di aurore ioniche sulla Terra, suggerendo che le aurore ioniche condividano meccanismi comuni tra i sistemi planetari, nonostante le scale temporali, spaziali ed energetiche variano per ordini di grandezza», ha affermato il dottor YAO Zhonghua, (2) primo autore dello studio.

«Quello che vediamo nei dati di Giunone è questa bellissima catena di eventi. Sapevamo che gli ioni aurorali sono immagazzinati nella magnetosfera, originati dalle attività vulcaniche della luna di Giove Io. Nella magnetosfera, ora vediamo accadere la compressione magnetica, l'onda di ciclotrone ionica elettromagnetica si è innescata, gli ioni e quindi un impulso di ioni che viaggiano lungo la linea di campo. Pochi minuti dopo, XMM vede un'esplosione di raggi X», ha affermato il dottor William Dunn (3) dell'University College di Londra, che ha co-diretto lo studio.

È interessante notare che i brillamenti aurorali di raggi X di Giove sono spesso correlati con i brillamenti aurorali ultravioletti, che sono la forma aurorale più comune. In effetti, lo studio di quest'ultimo può beneficiare della ricchezza di dati del telescopio spaziale Hubble acquisiti attraverso questa ricerca. «La scoperta dei processi a raggi X di Giove potrebbe avere implicazioni per la nostra comprensione degli sbalorditivi brillamenti aurorali ultravioletti», ha affermato il dottor Denis Grodent (4) dell'Università di Liegi, coautore dello studio.

Riferimenti:

(1) Revealing the source of Jupiter’s x-ray auroral flares

(2) YAO Zhonghua

(3) William Dunn

(4) Denis Grodent

Descrizione foto: La missione Juno della NASA ha osservato onde elettromagnetiche pulsanti ciclotroniche nella magnetosfera dell'alba di Giove che periodicamente espellono ioni energetici pesanti nell'atmosfera, producendo straordinarie pulsazioni a raggi X catturate dall'ESA XMM-Newton. - Credit: YAO Zhonghua's group.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Scientists solve 40-year mystery over Jupiter’s X-ray aurora