Un team di ricerca co-guidato da UCL ha risolto un mistero vecchio di decenni su come Giove produce una spettacolare esplosione di raggi X ogni pochi minuti.

I raggi X fanno parte dell'aurora di Giove:esplosioni di luce visibile e invisibile che si verificano quando le particelle cariche interagiscono con l'atmosfera del pianeta. Un fenomeno simile si verifica sulla Terra, creando l'aurora boreale, ma quello di Giove è molto più potente, rilasciando centinaia di gigawatt di potenza, abbastanza per alimentare brevemente tutta la civiltà umana.

In un nuovo studio, pubblicato in Progressi scientifici , i ricercatori hanno combinato osservazioni ravvicinate dell'ambiente di Giove dal satellite Juno della NASA, che è attualmente in orbita attorno al pianeta, con misurazioni simultanee di raggi X dall'osservatorio XMM-Newton dell'Agenzia spaziale europea (che si trova nell'orbita terrestre).

Il gruppo di ricerca, guidato dall'UCL e dall'Accademia cinese delle scienze, scoprì che i brillamenti di raggi X erano innescati da vibrazioni periodiche delle linee del campo magnetico di Giove. Queste vibrazioni creano onde di plasma (gas ionizzato) che inviano particelle di ioni pesanti "navigando" lungo le linee del campo magnetico finché non si schiantano nell'atmosfera del pianeta, rilasciando energia sotto forma di raggi X.

Il co-autore principale, il dottor William Dunn (UCL Mullard Space Science Laboratory) ha dichiarato:"Abbiamo visto Giove produrre aurore a raggi X per quattro decenni, ma non sapevamo come fosse successo. Sapevamo solo che venivano prodotti quando gli ioni si schiantavano nell'atmosfera del pianeta.

"Ora sappiamo che questi ioni sono trasportati dalle onde di plasma, una spiegazione che non è stata proposta prima, anche se un processo simile produce l'aurora terrestre. Potrebbe, perciò, essere un fenomeno universale, presente in molti ambienti diversi nello spazio."

Le aurore a raggi X si verificano ai poli nord e sud di Giove, spesso con regolarità da orologio:durante questa osservazione Giove produceva raffiche di raggi X ogni 27 minuti.

Le particelle ioniche cariche che colpiscono l'atmosfera provengono dal gas vulcanico che si riversa nello spazio dai vulcani giganti sulla luna di Giove, Io.

Questo gas viene ionizzato (i suoi atomi vengono privati ​​degli elettroni) a causa di collisioni nell'ambiente immediato di Giove, formando una ciambella di plasma che circonda il pianeta.

Co-autore principale Dr. Zhonghua Yao (Accademia cinese delle scienze, Pechino) ha dichiarato:"Ora abbiamo identificato questo processo fondamentale, c'è una ricchezza di possibilità per dove potrebbe essere studiato in seguito. Processi simili probabilmente si verificano intorno a Saturno, Urano, Nettuno e probabilmente anche pianeti extrasolari, con diversi tipi di particelle cariche che "navigano" le onde."

La co-autrice, la professoressa Graziella Branduardi-Raymont (UCL Mullard Space Science Laboratory) ha dichiarato:"I raggi X sono tipicamente prodotti da fenomeni estremamente potenti e violenti come buchi neri e stelle di neutroni, quindi sembra strano che anche i semplici pianeti li producano.

"Non potremo mai visitare i buchi neri, come sono al di là dei viaggi nello spazio, ma Giove è alle nostre porte. Con l'arrivo del satellite Giunone nell'orbita di Giove, gli astronomi hanno ora una fantastica opportunità di studiare da vicino un ambiente che produce raggi X".

Per il nuovo studio, i ricercatori hanno analizzato le osservazioni di Giove e dell'ambiente circostante effettuate ininterrottamente per un periodo di 26 ore dai satelliti Juno e XMM-Newton.

Hanno trovato una chiara 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 quindi utilizzato la modellazione al computer per confermare che le onde avrebbero guidato le particelle pesanti verso l'atmosfera di Giove.

Perché le linee del campo magnetico vibrano periodicamente non è chiaro, ma la vibrazione può derivare da interazioni con il vento solare o da flussi di plasma ad alta velocità all'interno della magnetosfera di Giove.

Il campo magnetico di Giove è estremamente forte:circa 20, 000 volte più forte di quello della Terra, e quindi della sua magnetosfera, l'area controllata da questo campo magnetico, è estremamente grande. Se fosse visibile nel cielo notturno, coprirebbe una regione molte volte più grande della nostra luna.