Polární záře na Jupiteru očima družice Chandra

Nová pozorování rentgenového záření ukázala, že polární záře – na severní a jižní polokouli planety Jupiter – reagují rozdílně na obou pólech. To je nepochopitelné v porovnání se Saturnem nebo Zemí, kde jsou polární záře na severní a jižní polokouli vzájemným zrcadlovým obrazem. Poslední pozorování rentgenového záření jsou podnětná pro současné teoretické modely, které vysvětlují podstatu polárních září na Jupiteru. Vědci doufají, že na základě kombinace nových pozorování z rentgenových observatoří Chandra a XMM-Newton společně s daty ze sondy Juno se dozvědí více o zdrojích vzniku aurory na obří planetě.

Na základě dat z evropské astronomické družice XMM-Newton a Chandra X-ray Observatory (NASA) tým vědců vytvořil mapy emise rentgenového záření na Jupiteru a identifikoval „horkou skvrnu“ záření na každém pólu planety. Každá z těchto skvrn pokrývala oblast srovnatelnou přibližně s polovinou zemského povrchu.

Vědci zjistili, že horké skvrny měly velmi odlišné charakteristiky. Rentgenová emise na jižním pólu planety Jupiter nepřetržitě pulsovala v periodě 11 minut, avšak rentgenové záření přicházející z okolí severního pólu bylo nevyzpytatelné, jeho intenzita se sice zvyšovala a zase klesala – avšak zdánlivě nezávisle na emisi v oblasti jižního pólu.

Jupiter je v tomto ohledu mimořádně záhadný. Rentgenové paprsky polárních září doposud nebyly pozorovány na obřích planetách ve Sluneční soustavě. Jupiter se rovněž odlišuje od Země, kde polární záře na jejím severním a jižním pólu jsou obvykle vzájemným zrcadlovým obrazem jedna vůči druhé, protože magnetická pole na obou polokoulích jsou velmi podobná.

TIP:   Do českého kosmického inkubátoru ESA BIC vstoupily první dvě firmy z Brna

K pochopení skutečnosti, jak Jupiter produkuje rentgenové záření v oblasti polárních září, vědecký tým plánuje zkombinovat nová nadcházející data z kosmických observatoří Chandra a XMM-Newton s informacemi z kosmické sondy Juno (NASA), která v současné době krouží kolem planety.

Jestliže astronomové budou moci navázat aktivitu rentgenového záření na fyzikální změny pozorované současně aparaturou na sondě Juno, pak možná budou schopni objevit procesy, které generují vznik polárních září na Jupiteru.

Jedna teorie, kterou pozorování sondy Juno mohou pomoci potvrdit nebo vyvrátit, je, že rentgenové záření polárních září na Jupiteru vzniká na základě interakcí na rozhraní mezi magnetickým polem Jupitera, které je generováno elektrickými proudy v nitru planety, a slunečním větrem, což je proud částic proudících vysokými rychlostmi ze Slunce.

Interakce mezi slunečním větrem a magnetickým polem Jupitera může způsobit následné „vibrace“ a vyvolat vznik magnetických vln. Nabité částice mohou „surfovat“ po těchto vlnách a uvolňovat energii. Srážky těchto částic s atmosférou Jupitera vytvářejí jasné záblesky rentgenového záření pozorované družicemi Chandra a XMM-Newton. V rámci této teorie by intervaly v trvání 11 minut představovaly čas pro pohyb vlny podél siločar magnetického pole Jupitera.

Velkou otázkou je, jak Jupiter dodává částicím ve své magnetosféře – což je oblast ovládaná magnetickým polem planety – velké množství energie potřebné pro vyzáření rentgenových paprsků. Část rentgenové emise pozorovaná družicí Chandra může být vyvolána pouze v případě, že Jupiter urychluje ionty kyslíku na tak vysokou energii, že všech osm elektronů z atomu kyslíku je odtrženo a následně se prudce srážejí s atmosférou.

Astronomové doufají, že se jim podaří určit, jaký je účinek těchto částic na samotnou planetu v oblasti pólů při srážkách rychlostí několika tisíc kilometrů za sekundu. Mohou tyto částice o vysokých energiích ovlivnit počasí na Jupiteru a chemické složení jeho atmosféry? Mohou vysvětlit anomální vysoké teploty zjištěné v některých oblastech atmosféry planety? To jsou otázky, na které observatoře Chandra, XMM-Newton a Juno snad budou schopné v budoucnu odpovědět.

Zdroj: Hvězdárna Valašské Meziříčí, (Chandra X-ray Observatory)
Autor: FRANTIŠEK MARTÍNEK
Foto: X-ray: NASA/CXC/UCL/W.Dunn et al, Optical: South Pole: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt /Seán Doran; North Pole: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. NASA/CXC/M.Weiss
Video: Chandra X-ray Observatory