Esplosioni di “aurora eterna” con radiazioni su Giove: svelato il mistero dopo 40 anni di ricerche

La Terra non è l’unico mondo adornato con il fenomeno atmosferico incandescente che è l’aurora. In effetti, in una competizione di aurore del Sistema Solare, il chiaro vincitore sarebbe Giove. Il cosiddetto Re dei Pianeti è incoronato con le aurore più potenti del Sistema Solare, che circondano permanentemente entrambi i suoi poli:

Poiché brillano solo in lunghezze d’onda non visibili, non possiamo vederli ad occhio nudo, quindi è stato solo 40 anni fa che sono stati scoperti. Da allora, gli scienziati si sono chiesti come queste aurore producano esplosioni periodiche di radiazioni X. Ora pensano di averlo risolto. Utilizzando osservazioni simultanee dalla sonda di Giove Juno e dall’osservatorio spaziale a raggi X XMM-Newton, un team guidato dallo scienziato planetario Zhonghua Yao dell’Accademia cinese delle scienze in Cina ha collegato i lampi di raggi X alle vibrazioni nelle linee del campo magnetico del gigante gassoso. Queste vibrazioni generano onde nel plasma che si propagano lungo le linee del campo magnetico, causando periodicamente la pioggia di ioni pesanti e la collisione con l’atmosfera di Giove, liberando energia sotto forma di raggi X. “Abbiamo visto Giove produrre aurore a raggi X per quattro decenni, ma non sapevamo come fosse successo. Sapevamo solo che erano stati prodotti quando gli ioni si sono schiantati nell’atmosfera del pianeta”, ha spiegato l’astrofisico William Dunn dell’University College di Londra nel Regno Unito. “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, quindi, essere un fenomeno universale, presente in molti ambienti diversi nello spazio”. 

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Qui sulla Terra, le aurore sono generate da particelle che soffiano dal Sole. Si scontrano con il campo magnetico terrestre, che invia particelle cariche come protoni ed elettroni che sfrecciano lungo le linee del campo magnetico verso i poli, dove piovono sull’atmosfera superiore della Terra e si scontrano con le molecole atmosferiche. La ionizzazione risultante di queste molecole genera le sbalorditive luci danzanti. Su Giove ci sono alcune differenze. Le aurore sono costanti e permanenti, come notato in precedenza; questo perché le particelle non sono solari, ma della luna gioviana Io, il mondo più vulcanico del Sistema Solare. È costantemente eruttazione di anidride solforosa , che viene immediatamente eliminati, tramite un’interazione gravitazionale complesso con il pianeta, diventando ionizzato e formando un toro di plasma intorno Jupiter. E poi ci sono gli impulsi a raggi X: Per capire come venivano generati, il team di ricerca ha studiato il pianeta, utilizzando osservazioni simultanee di Juno e XMM-Newton, scattate il 16-17 luglio 2017, per un totale di 26 ore. Durante questo periodo, Giove stava emettendo un’esplosione di raggi X all’incirca ogni 27 minuti. Sulla base di queste osservazioni, il team ha collegato le osservazioni di Giunone del plasma con le osservazioni di XMM-Newton dei lampi aurorali di raggi X; con la modellazione al computer, hanno determinato come i due fenomeni potrebbero essere collegati. Il team ha concluso che le compressioni nel campo magnetico di Giove stanno creando onde di ossigeno e ioni zolfo che si muovono a spirale lungo le linee del campo magnetico verso i poli di Giove, dove piovono, si scontrano con l’atmosfera e generano esplosioni di raggi X.

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Queste onde sono chiamate onde ciclotroniche ioniche elettromagnetiche (o EMIC) e sono state anche collegate alle aurore tremolanti qui sulla Terra. Non è chiaro, a questo punto, cosa guidi le compressioni nel campo magnetico di Giove. Potrebbe essere l’influenza del vento solare, la circolazione di materiali pesanti all’interno della magnetosfera gioviana, o le onde superficiali sulla magnetopausa, il confine esterno tra la magnetosfera e il plasma circostante. Comunque siano generate le compressioni, il fatto che lo stesso meccanismo – le onde EMIC – sia stato collegato alle emissioni aurorali su due mondi così diversi suggerisce che potrebbe essere abbastanza comune nel Sistema Solare, così come nella galassia al di là. “Ora che abbiamo identificato questo processo fondamentale, c’è una ricchezza di possibilità su dove potrebbe essere studiato in seguito”, ha detto Yao. “Probabilmente processi simili si verificano attorno a Saturno, Urano, Nettuno e probabilmente anche agli esopianeti, con diversi tipi di particelle cariche che ‘navigano’ le onde”. I risultati mostrano che le onde EMIC potrebbero svolgere un ruolo importante, finora inosservato, nella dinamica ionica dell’atmosfera di Giove e potrebbero aiutarci a comprendere meglio i processi del plasma nella galassia. La ricerca è stata pubblicata su Science Advances.

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