Космический аппарат Юнона изучил радиошум, вызванный вулканической луной Юпитера Ио

Прислушиваясь к потоку из электронов, текущих на Юпитер с его вулканической луны Ио, исследователи с помощью космического аппарата Juno обнаружили, что вызывает мощное радиоизлучение в гигантском магнитном поле планеты. Новый результат проливает свет на поведение огромных магнитных полей, создаваемых планетами-гигантами, такими как Юпитер.

У Юпитера самое большое и мощное магнитное поле из всех планет в нашей солнечной системе, с силой в его источнике примерно в 20 000 раз сильнее, чем у Земли. Оно подвергается воздействию солнечного ветра, потока электрически заряженных частиц и магнитных полей, постоянно исходящих от Солнца.

В зависимости от того, насколько сильно дует солнечный ветер, магнитное поле Юпитера может простираться на 3,2 миллиона километров к Солнцу и более чем на 965 миллионов километров от Солнца, на расстояние до орбиты Сатурна.

У Юпитера есть несколько больших спутников, которые вращаются по орбите в его массивном магнитном поле, и Ио является ближайшим к нему. Ио вовлечена в гравитационное перетягивание каната между Юпитером и двумя соседними из этих других больших спутников, которое генерирует внутреннее тепло, что вызывает сотни вулканических извержений на его поверхности.

Эти вулканы в совокупности выпускают одну тонну материала (газов и частиц) в секунду в космос возле Юпитера. Часть этого материала расщепляется на электрически заряженные ионы и электроны и быстро захватывается магнитным полем Юпитера. Когда магнитное поле Юпитера проходит мимо Ио, электроны со спутника ускоряются вдоль магнитного поля к полюсам Юпитера. По пути эти электроны генерируют «декаметровые» радиоволны (так называемые декаметровые радиоизлучения, или DAM). Инструмент Juno Waves может «слушать» это радиоизлучение, которое генерируют летящие электроны.

Послушайте декаметровое радиоизлучение, вызванное взаимодействием Ио с магнитным полем Юпитера. Инструмент Waves на Juno обнаруживает радиосигналы всякий раз, когда траектория Juno пересекает луч, который имеет форму конуса. Этот рисунок луча похож на фонарик, который излучает только кольцо света, а не полный луч. Затем ученые переводят обнаруженное радиоизлучение на частоту в пределах слышимого человеческим ухом диапазона. 

Исследователи использовали данные Juno Waves, чтобы определить точные места в огромном магнитном поле Юпитера, где происходили эти радиоизлучения. Это места, где условия как раз подходят для генерации радиоволн; у них есть правильная сила магнитного поля и правильная плотность электронов (не слишком много и не слишком мало), согласно исследованию.

«Радиоизлучение, вероятно, постоянно, но Юнона должна быть в правильном месте, чтобы слышать», — говорят ученые.

Радиоволны исходят от источника вдоль стенок полого конуса, выровненного и контролируемого силой и формой магнитного поля Юпитера.

Юнона получает сигнал только тогда, когда вращение Юпитера охватывает этот конус над космическим аппаратом, точно так же, как маяк на короткое время светит на корабль в море.

Данные Juno позволили астрономам подсчитать, что энергия электронов, генерирующих радиоволны, была намного выше, чем предполагалось ранее, в 23 раза больше. Кроме того, электроны не обязательно должны исходить от вулканической луны. Например, по словам ученых, они могут находиться в магнитном поле планеты (магнитосфере) или исходить от Солнца как часть солнечного ветра.

Исследование было опубликовано в Journal of Geophysical Research.