El misterio de las auroras de Júpiter logra resolverse tras 40 años

Astronomía

La Tierra no es el único mundo adornado con el fenómeno atmosférico resplandeciente que es la aurora. De hecho, en una competencia de auroras del Sistema Solar, el claro ganador sería Júpiter. El llamado Rey de los Planetas está coronado con las auroras más poderosas del Sistema Solar, rodeando permanentemente ambos polos.

Debido a que brillan solo en longitudes de onda no visibles, no podemos verlos a simple vista, por lo que no fue hasta hace tan solo 40 años que fueron descubiertos. Desde entonces, los científicos se han preguntado cómo estas auroras producen explosiones periódicas de radiación X.

Ahora, creen que lo han resuelto. Utilizando observaciones simultáneas de la sonda de Júpiter Juno y el observatorio espacial de rayos X XMM-Newton, un equipo dirigido por el científico planetario Zhonghua Yao de la Academia de Ciencias de China en China ha relacionado las explosiones de rayos X con las vibraciones en las líneas del campo magnético del gigante gaseoso. Estas vibraciones generan ondas en el plasma que se propagan a lo largo de las líneas del campo magnético, lo que periódicamente hace que lluevan iones pesados ​​y colisionen con la atmósfera de Júpiter, liberando energía en forma de rayos X.

“Hemos visto a Júpiter produciendo auroras de rayos X durante cuatro décadas, pero no sabíamos cómo sucedió. Solo sabíamos que se produjeron cuando los iones chocaron contra la atmósfera del planeta”, explicó el astrofísico William Dunn del University College London en el Reino Unido.

“Ahora sabemos que estos iones son transportados por ondas de plasma, una explicación que no se ha propuesto antes, a pesar de que un proceso similar produce la propia aurora de la Tierra. Podría, por lo tanto, ser un fenómeno universal, presente en muchos entornos diferentes en el espacio”.

Aquí en la Tierra, las auroras son generadas por partículas que soplan desde el Sol. Chocan con el campo magnético de la Tierra, que envía partículas cargadas como protones y electrones zumbando a lo largo de las líneas del campo magnético hacia los polos, donde llueven sobre la atmósfera superior de la Tierra y chocan con las moléculas atmosféricas. La ionización resultante de estas moléculas genera las impresionantes luces danzantes.

En Júpiter, hay algunas diferencias. Las auroras son constantes y permanentes, como se señaló anteriormente, eso se debe a que las partículas no son solares, sino de la luna joviana Io, el mundo más volcánico del Sistema Solar. Constantemente eructa dióxido de azufre, que se elimina inmediatamente a través de una compleja interacción gravitacional con el planeta, ionizándose y formando un toro de plasma alrededor de Júpiter.

Y luego están los pulsos de rayos X. Para averiguar cómo se estaban generando, el equipo de investigación estudió el planeta, utilizando observaciones simultáneas de Juno y XMM-Newton, tomadas del 16 al 17 de julio de 2017, durante un total de 26 horas. Durante este tiempo, Júpiter emitía una ráfaga de rayos X aproximadamente cada 27 minutos. Con base en estas observaciones, el equipo vinculó las observaciones de Juno del plasma con las observaciones de XMM-Newton de las explosiones de auroras de rayos X, con modelos de computadora, determinaron cómo los dos fenómenos podrían estar vinculados.

El equipo concluyó que las compresiones en el campo magnético de Júpiter están creando ondas de iones de oxígeno y azufre que giran en espiral a lo largo de las líneas del campo magnético hacia los polos de Júpiter, donde llueven, chocan con la atmósfera y generan ráfagas de luz de rayos X. Estas ondas se denominan ondas ciclotrónicas de iones electromagnéticos (o EMIC) y también se han relacionado con auroras parpadeantes aquí en la Tierra.

En este punto, no está claro qué impulsa las compresiones en el campo magnético de Júpiter. Podría ser la influencia del viento solar, la circulación de materiales pesados ​​dentro de la magnetosfera joviana u ondas superficiales en la magnetopausa, el límite exterior entre la magnetosfera y el plasma circundante.

Independientemente de cómo se generen las compresiones, el hecho de que el mismo mecanismo (ondas EMIC) se haya relacionado con las emisiones aurorales en dos mundos tan diferentes sugiere que podría ser bastante común en el Sistema Solar, así como en la galaxia más allá.

“Ahora que hemos identificado este proceso fundamental, hay una gran cantidad de posibilidades de dónde podría estudiarse a continuación”, dijo Yao.

“Es probable que se produzcan procesos similares alrededor de Saturno, Urano, Neptuno y probablemente también exoplanetas, con diferentes tipos de partículas cargadas ‘surfeando’ las olas”.

Los resultados muestran que las ondas EMIC podrían estar desempeñando un papel importante, hasta ahora inadvertido, en la dinámica iónica de la atmósfera de Júpiter, y podrían ayudarnos a comprender mejor los procesos del plasma en toda la galaxia.

Fuente: Science Alert.

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