Εκτός από το ότι είναι ο μεγαλύτερος και πιο ογκώδης πλανήτης στο ηλιακό μας σύστημα, ο Δίας είναι επίσης ένα από τα πιο μυστηριώδη σώματά του. Αυτό είναι σίγουρα προφανές όταν πρόκειται για τις ισχυρές αύρες του Δία, οι οποίες είναι παρόμοιες με κάποιους τρόπους με εκείνες της Γης. Τα τελευταία χρόνια, οι αστρονόμοι προσπάθησαν να μελετήσουν μοτίβα στην ατμόσφαιρα και τη μαγνητόσφαιρα του Δία για να εξηγήσουν πώς λειτουργεί η δραστηριότητα της αυγής σε αυτόν τον πλανήτη.
Για παράδειγμα, μια διεθνής ομάδα με επικεφαλής ερευνητές από το University College London πρόσφατα συνδύασε δεδομένα από το Ήρα ερευνήστε με παρατηρήσεις ακτίνων Χ για να διακρίνετε κάτι ενδιαφέρον για τις βόρειες και νότιες αύρες του Δία. Σύμφωνα με τη μελέτη τους, η οποία δημοσιεύθηκε στο τρέχον τεύχος του επιστημονικού περιοδικού Φύση - Οι έντονες ακτίνες X του Jupiter έχουν βρεθεί να παλμούν ανεξάρτητα μεταξύ τους.
Η μελέτη, με τίτλο «Οι ανεξάρτητοι παλμοί των βόρειων και νότιων ακτίνων Χ του Δία», ήταν υπό την ηγεσία του William Richard Dunn - ενός φυσικού στο εργαστήριο διαστημικής επιστήμης Mullard και του Κέντρου Πλανητικής Επιστήμης στο UCL. Η ομάδα αποτελείται επίσης από ερευνητές από το Κέντρο Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian (CfA), το Ινστιτούτο Νοτιοδυτικής Έρευνας (SwRI), το Κέντρο Διαστημικής Πτήσης Marshall της NASA, το Εργαστήριο Jet Propulsion και πολλά ερευνητικά ιδρύματα.
Όπως ήδη αναφέρθηκε, οι αύρες του Δία μοιάζουν κάπως με τη Γη, καθώς είναι επίσης το αποτέλεσμα φορτισμένων σωματιδίων από τον Ήλιο (γνωστός και ως «ηλιακός άνεμος») που αλληλεπιδρούν με το μαγνητικό πεδίο του Δία. Λόγω του τρόπου δομής των μαγνητικών πεδίων του Δία και της Γης, αυτά τα σωματίδια διοχετεύονται στις βόρειες και νότιες πολικές περιοχές, όπου ιονίζονται στην ατμόσφαιρα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια όμορφη οθόνη φωτός που μπορεί να φανεί από το διάστημα.
Στο παρελθόν, οι αύρες έχουν εντοπιστεί γύρω από τους πόλους του Δία από το Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra της NASA και από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble. Η διερεύνηση αυτών των φαινομένων και των μηχανισμών πίσω από αυτό ήταν επίσης ένας από τους στόχους του Ήρα αποστολή, η οποία βρίσκεται σε ιδανική θέση για να μελετήσει τους πόλους του Δία. Με κάθε τροχιά που κάνει ο ανιχνευτής, περνά από έναν από τους πόλους του Δία στον άλλο - έναν ελιγμό γνωστό ως perijove.
Για χάρη της μελέτης τους, ο Δρ Dunn και η ομάδα του αναγκάστηκαν να συμβουλεύονται δεδομένα από τα παρατηρητήρια XMM-Newton της ESA και τα ακτινογραφικά κέντρα της NASA. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ενώ έχει ήδη αποκτήσει υπέροχες εικόνες και δεδομένα για την ατμόσφαιρα του Δία, το Ήρα Ο ανιχνευτής δεν διαθέτει όργανο ακτινογραφίας. Μόλις εξέτασαν τα δεδομένα ακτίνων Χ, ο Δρ Dunn και η ομάδα του παρατήρησαν μια διαφορά μεταξύ των βόρειων και νότιων αυγών του Δία.
Ενώ οι εκπομπές ακτίνων Χ στον βόρειο πόλο ήταν ακανόνιστες, αυξάνοντας και μειώνοντας τη φωτεινότητα, αυτές στον νότιο πόλο παλμούσαν σταθερά μία φορά κάθε 11 λεπτά. Βασικά, οι αύρες συνέβησαν ανεξάρτητα το ένα από το άλλο, το οποίο διαφέρει από το πώς συμπεριφέρονται οι αύρες στη Γη - δηλαδή αντανακλώντας ο ένας τον άλλον ως προς τη δραστηριότητά τους. Όπως εξήγησε ο Δρ Dunn σε πρόσφατο δελτίο τύπου του UCL:
«Δεν περιμέναμε να δούμε τα καυτά σημεία της ακτίνας Χ του Jupiter να κινούνται ανεξάρτητα καθώς πιστεύαμε ότι η δραστηριότητά τους θα συντονίζεται μέσω του μαγνητικού πεδίου του πλανήτη. Πρέπει να το μελετήσουμε περαιτέρω για να αναπτύξουμε ιδέες για το πώς ο Δίας παράγει την ακτίνα X και η αποστολή Juno της NASA είναι πραγματικά σημαντική για αυτό. "
Οι παρατηρήσεις ακτίνων Χ πραγματοποιήθηκαν μεταξύ Μαΐου και Ιουνίου του 2016 και Μαρτίου του 2017. Χρησιμοποιώντας αυτές, η ομάδα παρήγαγε χάρτες των εκπομπών ακτίνων Χ του Δία και εντόπισε καυτά σημεία σε κάθε πόλο. Τα καυτά σημεία καλύπτουν μια περιοχή μεγαλύτερη από την επιφάνεια της Γης. Μελετώντας τους, ο Δρ Dunn και οι συνάδελφοί του μπόρεσαν να εντοπίσουν πρότυπα συμπεριφοράς που έδειξαν ότι συμπεριφέρθηκαν διαφορετικά μεταξύ τους.
Φυσικά, η ομάδα έμεινε να αναρωτιέται τι θα μπορούσε να εξηγήσει αυτό. Μια πιθανότητα που προτείνουν είναι ότι οι γραμμές μαγνητικού πεδίου του Δία δονούνται, παράγοντας κύματα που μεταφέρουν φορτισμένα σωματίδια προς τους πόλους. Η ταχύτητα και η κατεύθυνση αυτών των σωματιδίων ενδέχεται να αλλάξουν με την πάροδο του χρόνου, προκαλώντας τελικά να συγκρούονται με την ατμόσφαιρα του Δία και να παράγουν παλμούς ακτίνων Χ.
Όπως εξήγησε η Δρ Licia Ray, φυσικός από το Πανεπιστήμιο του Λάνκαστερ και συν-συγγραφέας στο έγγραφο:
«Η συμπεριφορά των καυτών σημείων ακτίνων Χ του Δία εγείρει σημαντικά ερωτήματα σχετικά με το ποιες διαδικασίες παράγουν αυτές τις αύρες. Γνωρίζουμε ότι εμπλέκεται ένας συνδυασμός ηλιακών ιόντων και ιόντων οξυγόνου και θείου, αρχικά από ηφαιστειακές εκρήξεις από το φεγγάρι του Δία, Io. Ωστόσο, η σχετική σημασία τους στην παραγωγή των εκπομπών ακτίνων Χ είναι ασαφής. "
Και όπως δήλωσε η Graziella Branduardi-Raymont- καθηγήτρια του τμήματος φυσικής του διαστήματος και του κλίματος της UCL και άλλος συν-συγγραφέας της μελέτης, η έρευνα οφείλει την ύπαρξή της σε πολλές αποστολές. Ωστόσο, ήταν η τέλεια χρονομετρημένη φύση του Ήρα αποστολή, η οποία λειτουργεί σε λειτουργία γύρω από τον Δία από τις 5 Ιουλίου 2016, που κατέστησε δυνατή αυτήν τη μελέτη.
«Αυτό που βρίσκω ιδιαίτερα συναρπαστικό σε αυτές τις παρατηρήσεις, ειδικά τη στιγμή που ο Juno κάνει μετρήσεις επί τόπου, είναι το γεγονός ότι μπορούμε να δούμε και τους δύο πόλους του Δία ταυτόχρονα, μια σπάνια ευκαιρία που έγινε τελευταία πριν από δέκα χρόνια», είπε. «Η σύγκριση των συμπεριφορών στους δύο πόλους μας επιτρέπει να μάθουμε πολύ περισσότερα από τις περίπλοκες μαγνητικές αλληλεπιδράσεις που συμβαίνουν στο περιβάλλον του πλανήτη».
Κοιτώντας μπροστά, ο Δρ Dunn και η ομάδα του ελπίζουν να συνδυάσουν δεδομένα ακτίνων Χ από XMM-Newton και Chandra με δεδομένα που συλλέγονται από Ήρα για να κατανοήσουμε καλύτερα πώς παράγονται οι ακτίνες Χ. Η ομάδα ελπίζει επίσης να συνεχίσει να παρακολουθεί τη δραστηριότητα των πόλων του Δία για τα επόμενα δύο χρόνια χρησιμοποιώντας δεδομένα ακτίνων Χ σε συνδυασμό με Ήρα. Στο τέλος, ελπίζουν να δουν αν αυτές οι αύρες είναι συνηθισμένες ή ασυνήθιστες εκδηλώσεις.
«Αν μπορούμε να αρχίσουμε να συνδέουμε τις υπογραφές των ακτίνων Χ με τις φυσικές διεργασίες που τις παράγουν, τότε μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτές τις υπογραφές για να κατανοήσουμε άλλα σώματα σε όλο το Σύμπαν, όπως καφέ νάνους, εξωπλανήτες ή ίσως ακόμη και αστέρια νετρονίων», δήλωσε ο Δρ Dunn. . "Είναι ένα πολύ ισχυρό και σημαντικό βήμα για την κατανόηση των ακτίνων Χ σε όλο το Σύμπαν και αυτό που έχουμε μόνο ενώ ο Juno πραγματοποιεί μετρήσεις ταυτόχρονα με τον Chandra και τον XMM-Newton."
Την επόμενη δεκαετία, ο προτεινόμενος ανιχνευτής JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) της ESA αναμένεται επίσης να παρέχει πολύτιμες πληροφορίες για την ατμόσφαιρα και τη μαγνητόσφαιρα του Δία. Μόλις φτάσει στο σύστημα Jovian το 2029, θα παρατηρήσει επίσης τις αύρες του πλανήτη, κυρίως για να μελετήσει την επίδραση που έχουν στα φεγγάρια του Γαλιλαίου (Io, Europa, Ganymede και Callisto).
