Além de ser o maior e mais massivo planeta do nosso sistema solar, Júpiter também é um dos seus corpos mais misteriosos. Isso certamente é aparente quando se trata das poderosas auroras de Júpiter, que são semelhantes em alguns aspectos às da Terra. Nos últimos anos, os astrônomos têm procurado estudar padrões na atmosfera e na magnetosfera de Júpiter para explicar como funciona a atividade da aurora neste planeta.
Por exemplo, uma equipe internacional liderada por pesquisadores da University College London recentemente combinou dados do Juno sonda com observações de raios-X para discernir algo interessante sobre as auroras do norte e do sul de Júpiter. De acordo com o estudo, publicado na edição atual da revista científica Natureza - Foi constatado que as auroras de raios-X de Júpiter são intensas e pulsam independentemente uma da outra.
O estudo, intitulado "As pulsações independentes das auroras de raios X do norte e do sul de Júpiter", foi liderado por William Richard Dunn - físico do Laboratório de Ciências Espaciais Mullard e do Centro de Ciência Planetária da UCL. A equipe também consistiu de pesquisadores do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA), do Southwest Research Institute (SwRI), do Marshall Space Flight Center da NASA, do Laboratório de Propulsão a Jato e de várias instituições de pesquisa.
Como já observado, as auroras de Júpiter são um pouco semelhantes às da Terra, pois também são o resultado de partículas carregadas do Sol (também conhecidas como "vento solar") interagindo com o campo magnético de Júpiter. Devido à maneira como os campos magnéticos de Júpiter e da Terra são estruturados, essas partículas são canalizadas para as regiões polares norte e sul, onde ficam ionizadas na atmosfera. Isso resulta em uma bela exibição de luz que pode ser vista do espaço.
No passado, as auroras eram vistas nos pólos de Júpiter pelo Observatório de raios-X Chandra da NASA e pelo Telescópio Espacial Hubble. Investigar esse fenômeno e os mecanismos por trás dele também tem sido um dos objetivos da Juno missão, que atualmente está em uma posição ideal para estudar os pólos de Júpiter. A cada órbita que a sonda faz, ela passa de um dos pólos de Júpiter para o outro - uma manobra conhecida como perijove.
Para o estudo, Dunn e sua equipe foram forçados a consultar dados dos observatórios de raios-X XMM-Newton da ESA e Chandra da NASA. Isso se deve ao fato de que, embora já tenha adquirido imagens e dados magníficos na atmosfera de Júpiter, o Juno a sonda não possui um instrumento de raio-X a bordo. Depois de examinarem os dados de raios-X, Dunn e sua equipe notaram uma diferença entre as auroras norte e sul de Júpiter.
Enquanto as emissões de raios X no pólo norte eram irregulares, aumentando e diminuindo no brilho, as do pólo sul pulsavam consistentemente uma vez a cada 11 minutos. Basicamente, as auroras aconteciam independentemente uma da outra, o que é diferente de como as auroras na Terra se comportam - ou seja, espelhando-se em termos de atividade. Como o Dr. Dunn explicou em um recente comunicado de imprensa da UCL:
"Não esperávamos ver os pontos quentes de raios-X de Júpiter pulsando independentemente, pois pensávamos que a atividade deles seria coordenada através do campo magnético do planeta. Precisamos estudar isso ainda mais para desenvolver idéias sobre como Júpiter produz sua aurora de raios-X e a missão Juno da NASA é realmente importante para isso. ”
As observações de raios-X foram realizadas entre maio e junho de 2016 e março de 2017. Com isso, a equipe produziu mapas das emissões de raios-X de Júpiter e identificou pontos quentes em cada pólo. Os pontos quentes cobrem uma área que é maior que a área da superfície da Terra. Ao estudá-los, o Dr. Dunn e seus colegas conseguiram identificar padrões de comportamento que indicavam que eles se comportavam de maneira diferente um do outro.
Naturalmente, a equipe ficou se perguntando o que poderia explicar isso. Uma possibilidade que eles sugerem é que as linhas do campo magnético de Júpiter vibrem, produzindo ondas que carregam partículas carregadas em direção aos pólos. A velocidade e a direção dessas partículas podem estar sujeitas a alterações ao longo do tempo, fazendo com que colidam com a atmosfera de Júpiter e gerem pulsos de raios-X.
Como explicou a Dra. Licia Ray, física da Universidade de Lancaster e coautora do artigo:
"O comportamento dos pontos quentes de raios-X de Júpiter levanta questões importantes sobre quais processos produzem essas auroras. Sabemos que uma combinação de íons de vento solar e íons de oxigênio e enxofre, originária de explosões vulcânicas da lua de Júpiter, Io, está envolvida. No entanto, sua importância relativa na produção de emissões de raios-X não é clara. ”
E, como indicou Graziella Branduardi-Raymont, professora do departamento de Física Espacial e Climática da UCL e outra coautora do estudo, essa pesquisa deve sua existência a várias missões. No entanto, era a natureza perfeitamente sincronizada do Juno missão, que está em operação em torno de Júpiter desde 5 de julho de 2016, que tornou este estudo possível.
“O que acho particularmente cativante nessas observações, especialmente no momento em que Juno está fazendo medições in situ, é o fato de podermos ver os dois pólos de Júpiter ao mesmo tempo, uma rara oportunidade que ocorreu pela última vez há dez anos”, ele disse. "A comparação dos comportamentos nos dois pólos nos permite aprender muito mais sobre as complexas interações magnéticas acontecendo no ambiente do planeta".
No futuro, o Dr. Dunn e sua equipe esperam combinar dados de raios-X de XMM-Newton e Chandra com dados coletados por Juno para entender melhor como as auroras de raios-X são produzidas. A equipe também espera acompanhar a atividade dos pólos de Júpiter pelos próximos dois anos usando dados de raios-X em conjunto com Juno. No final, eles esperam ver se essas auroras são comuns ou um evento incomum.
"Se podemos começar a conectar as assinaturas de raios-X aos processos físicos que as produzem, então podemos usá-las para entender outros corpos do Universo, como anãs marrons, exoplanetas ou talvez até estrelas de nêutrons", disse Dunn. . "É um passo muito poderoso e importante para a compreensão de raios-X em todo o Universo e que só temos enquanto Juno está realizando medições simultaneamente com Chandra e XMM-Newton".
Na próxima década, também é esperado que a sonda JUpiter ICy luas Explorer (JUICE) proposta pela ESA forneça informações valiosas sobre a atmosfera e a magnetosfera de Júpiter. Quando chega ao sistema joviano em 2029, ele também observa as auroras do planeta, principalmente para poder estudar o efeito que estas têm nas luas da Galiléia (Io, Europa, Ganimedes e Calisto).
