Jupiter pulzuje energií jako hodinky a nyní konečně víme proč
Čtyřicet let se vědci snažili vysvětlit pravidelné rentgenové záblesky Jupiteru, které obsahují tolik energie, že by dokázaly pohánět celou lidskou civilizaci.
Pozemské polární záře patří k nejúchvatnějším podívaným na naší planetě, a přesto blednou ve srovnání se zářivými světelnými show, které se odehrávají nad póly Jupiteru, a které produkují dostatek energie, aby krátkodobě poháněly lidskou civilizaci.
Již 40 let se vědci snaží vysvětlit základní mechanismy, které pohánějí ohromující a zářivé polární záře Jupiteru, zejména pravidelné pulsy rentgenového světla planety, což je jev, který nebyl nikdy pozorován u polárních září žádné jiné planety sluneční soustavy.
Nyní tým vedený Zhonghua Yao, planetárním vědcem z Čínské akademie věd, a Williamem Dunnem, kosmickým fyzikem z University College London, konečně „odhalil fyzikální příčinu pulzujícího rentgenového záření Jupiteru„, jak uvádí studie publikovaná v časopise Science Advances. Ukázalo se, že tímto viníkem jsou speciální vlny zvané elektromagnetické iontové cyklotronové vlny (EMIC), které byly pozorovány i zde na Zemi.
Tento průlom se vědcům podařilo uskutečnit díky pečlivé koordinaci souběžných měření polární záře se sondou NASA Juno, která obíhá kolem Jupiteru od roku 2016 a observatoří XMM-Newton (X-ray Multi-Mirror Mission) Evropské kosmické agentury, která obíhá kolem Země od roku 1999. Tato kombinovaná pozorování umožnila týmu hledat rytmické procesy uvnitř Jupiteru, které by mohly odpovídat konzistentním periodickým rentgenovým zábleskům pozorovaným v jeho polárních zářích.
„Jupiter dělá takovou zvláštní věc, kdy pravidelně pulzuje jako hodinky,“ řekl Dunn. „Viděli jsme, že v tomto intervalu Jupiter pulzuje každých 27 minut: vyprodukuje výbuch těchto jasných polárních záblesků, pak se na chvíli ochladí a o 27 minut později se objeví další.“
„To bylo jako otisk prstu nebo kouřící zbraň,“ dodal. „Věděli jsme, že to dělá polární záře, takže jsme pak mohli jít a podívat se na prostředí kolem Jupiteru a pokusit se najít něco, co dělá přesně stejný proces.“
Juno a XMM-Newton poprvé synchronizovaly svá pozorování v červenci 2017, ale skrytý mechanismus nebyl týmu okamžitě zřejmý. Dunn vzpomíná na každodenní schůzky s kolegy přes Skype, na kterých se probírali zmatenými daty a vyčerpávali všechna možná vysvětlení.
„Pokud je nám známo, nic podobného u planet naší sluneční soustavy neexistuje,“ uvedl Yao v e-mailu. „Takže i když jsme věděli, že něco musí pulzovat se stejnou periodicitou jako rentgenové záření, netušili jsme, kde tyto procesy hledat.“
Nakonec si Yao uvědomil, že vzplanutí mohou souviset s typem jevu známého jako EMIC vlny. Když magnetické siločáry na planetě, jako je Země nebo Jupiter vibrují, vysílají vlnění do okolního plazmatu, což je forma plynu, ve kterém se molekuly štěpí na elektrony a ionty. EMIC vlny jsou produktem těchto interakcí mezi magnetosférou planety a její plazmosférou.
Na Zemi tyto vlny způsobují vzácný typ světelné show nazývané protonová polární záře. Naproti tomu Jupiterovy rentgenové polární záře jsou zčásti způsobeny vulkanickým odpadem vyvrhovaným jeho lávou zalitým měsícem Io, který na plynného obra při jeho oběhu vylévá energetické ionty síry a kyslíku. Jupiterovy EMIC vlny přenášejí tyto ionty na sever a na jih podél magnetických siločar, až se nakonec dostanou na polární oblohu a pohánějí rentgenové pulsy.
Yao, Dunn a jejich kolegové dokázali spojit načasování rentgenových pulzů Jupiteru s rytmem jeho EMIC vln, podobně jako byly se stejným jevem spojeny protonové polární záře na Zemi.
Kromě toho, že nová studie vyřešila záhadu, která se kolem Jupiteru táhne již několik desetiletí, naznačuje, že EMIC vlny mohou být podceňovaným faktorem ve všech druzích interakcí mezi plazmatem a magnetickými poli v celém vesmíru.
EMIC vlny „mohou být skutečně důležité pro vše od planet, přes sluneční vítr – což jsou částice, které opouštějí Slunce – až po plyn, který proudí mezi galaxiemi,“ řekl Dunn. „To má velké důsledky pro kosmologii a pochopení fungování vesmíru.“
