تم توضيح الشفق القطبي الغامض للأشعة السينية لكوكب المشتري ، لينهي بحثًا استمر 40 عامًا عن إجابة. لأول مرة ، لاحظ علماء الفلك تقلص المجال المغناطيسي للمشتري ، والذي يسخن الجسيمات ويحقنها في الغلاف الجوي للمشتري بخطوط المجال المغناطيسي ، مما يؤدي إلى شفق الأشعة السينية. تم إنشاء هذا الرابط من خلال الجمع بين البيانات في الموقع من مهمة جونو التابعة لناسا مع ملاحظات XMM-Newton بالأشعة السينية. الائتمان: ESA / NASA / Yao / Dunn

توصل فريق بحثي إلى حل لغز مضى عليه عقد من الزمن حول كيفية قيام الأشعة السينية للمشتري بثوران بركاني مذهل كل بضع دقائق.

نجح فريق بحثي بقيادة UCL (كلية لندن الجامعية) في حل اللغز الذي دام عقودًا حول كيفية قيام كوكب المشتري بثوران مذهل للأشعة السينية كل بضع دقائق.

الأشعة السينية هي جزء من الشفق القطبي للمشتري – وهي عبارة عن انفجارات ضوئية مرئية وغير مرئية تحدث عندما تتلامس الجسيمات المشحونة مع الغلاف الجوي للكوكب. تحدث ظاهرة مماثلة على الأرض ، والتي تنتج الأضواء الشمالية ، لكن كوكب المشتري قوي جدًا لدرجة أنه يبعث مئات الجيجاوات من الطاقة ، وهو ما يكفي لتلخيص كل الحضارات البشرية. *

في دراسة جديدة نشرت التقدم العلمي، قام الباحثون بربط الملاحظات الوثيقة لبيئة كوكب المشتري بالقمر الصناعي جونو التابع لناسا ، والذي يدور حاليًا حول الكوكب ، بالتزامن مع قياسات الأشعة السينية في مختبر XMM-Newton التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (في مدار الأرض).

وجد فريق بحثي بقيادة UCL والأكاديمية الصينية للعلوم أن مشاعل الأشعة السينية كانت ناجمة عن اهتزازات عرضية لخطوط المجال المغناطيسي للمشتري. تخلق هذه الاهتزازات موجات بلازما (غاز مؤين) ، ترسل جزيئات أيونية ثقيلة على طول خطوط المجال المغناطيسي حتى تصطدم بالغلاف الجوي للكوكب ، وتنبعث منها طاقة على شكل أشعة سينية.

الأشعة السينية للمشتري أورورا

صور لقطب المشتري من القمر الصناعي جونو التابع لناسا وتلسكوب شاندرا للأشعة السينية التابع لناسا. يُظهر اليسار شفق الأشعة السينية الشمالي لكوكب المشتري (الأرجواني) متشابكًا في صورة جونوكوم المرئية للقطب الشمالي. يظهر الجانب الأيمن الرقم الجنوبي. الائتمان: ناسا شاندرا / جونو فولك / تون

قال المؤلف الرئيسي المشارك الدكتور ويليام دن (معمل UCL Mullard لعلوم الفضاء): “لقد رأينا كوكب المشتري ينتج الشفق القطبي للأشعة السينية لمدة أربعة عقود ، لكننا لا نعرف كيف حدث هذا. نحن نعلم أن الأيونات تم إنتاجها عندما اصطدمت بالغلاف الجوي للكوكب.

READ  نحن. فيروس كورونا: تشهد مقاطعة لوس أنجلوس نموًا سريعًا في حالات Govt-19 مع سيطرة تباين دلتا.

“نحن نعلم الآن أن هذه الأيونات يتم نقلها بواسطة موجات البلازما – وهو تفسير لم يتم اقتراحه من قبل ، على الرغم من أن عملية مماثلة ربما تكون قد تشكلت على الشفق القطبي الأرضي. لذلك ، قد تكون ظاهرة عالمية تحدث في سياقات مختلفة في الفضاء. “

تحدث الشفق القطبي بالأشعة السينية في القطبين الشمالي والجنوبي لكوكب المشتري ، غالبًا في اتجاه عقارب الساعة – خلال هذه الملاحظة ، كان المشتري يصدر أشعة سينية كل 27 دقيقة.

تتكون جسيمات الأيونات المشحونة في الغلاف الجوي من الاندفاع البركاني الهائل في قمر المشتري في ولاية أيوا.

يتأين هذا الغاز عن طريق الاصطدامات في الغلاف الجوي المباشر لكوكب المشتري (تتم إزالة ذراته بدون إلكترونات) ، مما يشكل كعكة بلازما تدور حول الكوكب.

https://www.youtube.com/watch؟v=hxbp40thtBg
لأول مرة ، لاحظ علماء الفلك تقلص المجال المغناطيسي للمشتري ، والذي يسخن الجسيمات ويحقنها في الغلاف الجوي للمشتري بخطوط المجال المغناطيسي ، مما يؤدي إلى شفق الأشعة السينية. تم إنشاء هذا الرابط من خلال الجمع بين البيانات في الموقع من مهمة جونو التابعة لناسا مع ملاحظات XMM-Newton بالأشعة السينية. الائتمان: ESA / NASA / Yao / Dunn

قال المؤلف المشارك الرئيسي الدكتور جونغوا ياو (الأكاديمية الصينية للعلوم ، بكين): “الآن بعد أن حددنا هذه العملية الأساسية ، هناك احتمالات حول مكان الدراسة بعد ذلك. يمكن أن تحدث عمليات مماثلة في زحل وأورانوس ونبتون وربما الكواكب الخارجية ، حيث تتصفح أنواع مختلفة من الجسيمات المشحونة الموجات. “

قالت البروفيسور غراسييلا برانديواردي-ريمون (مختبر علوم الفضاء بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس) ، مؤلفة مشاركة: “تنتج الأشعة السينية عادة عن طريق ظواهر قوية جدًا وعنيفة مثل الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية ، لذلك يبدو من الغريب أن مجرد الكواكب هي التي تصنعها أيضًا.

READ  تم إطلاق خريطة جديدة لكل السماء لبعثة درب التبانة - يمكن أن تقدم اختبارًا جديدًا لنظريات المادة المظلمة

“لا يمكننا أبدًا رؤية الثقوب السوداء لأنها تتجاوز السفر إلى الفضاء ، لكن كوكب المشتري على أعتابنا. مع وصول القمر الصناعي جونو في مدار حول المشتري ، أصبح لدى علماء الفلك الآن فرصة رائعة لدراسة البيئة التي تجعل الأشعة السينية أقرب. “

بالنسبة للدراسة الجديدة ، درس الباحثون سلسلة من الدراسات التي أجراها القمران الصناعيان Juno و XMM-Newton على كوكب المشتري ومحيطه بفواصل زمنية مدتها 26 ساعة.

وجدوا ارتباطًا واضحًا بين موجات البلازما التي اكتشفها جونو والتوهجات السمعية للأشعة السينية في القطب الشمالي لكوكب المشتري التي سجلها XM-Newton. استخدموا النمذجة الحاسوبية للتأكد من أن الموجات سترسل جزيئات ثقيلة إلى الغلاف الجوي لكوكب المشتري.

ليس من الواضح سبب اهتزاز خطوط المجال المغناطيسي من وقت لآخر ، ولكن يمكن أن يحدث الاهتزاز بسبب الرياح الشمسية أو عن طريق تدفق البلازما عالية السرعة إلى المجال المغناطيسي للمشتري.

المجال المغناطيسي للمشتري قوي جدًا – أقوى بـ 20000 مرة من الأرض – لذا فإن مجاله المغناطيسي ، المنطقة التي يتحكم فيها هذا المجال المغناطيسي كبيرة جدًا. إذا كان مرئيًا في سماء الليل ، فسيكون أكبر بعدة مرات من حجم القمر.

تم دعم العمل من قبل الأكاديمية الصينية للعلوم ، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين ، ومجلس المرافق العلمية والتكنولوجية في إنجلترا (SDFC) ، والجمعية الملكية ومجلس أبحاث البيئة الطبيعية ، و ISA و NASA.

* يطلق الشفق القطبي للأشعة السينية على كوكب المشتري حوالي 1 جيجاوات فقط ، والتي يمكن أن تنتجها محطة توليد الكهرباء في غضون أيام قليلة.

ملحوظة: 9 يوليو 2021 ، التقدم العلمي.
DOI: 10.1126 / sciadv.abf0851

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here