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Las intensas luces del norte y sur de Júpiter, o auroras, se comportan independientemente una de la otra, según un nuevo estudio

El nuevo estudio utiliza el observatorio Chandra de rayos X de la NASA y el observatorio XMM-Newton de la ESA.

Usando observaciones de marzo de 2007 y mayo y junio de 2016 del XMM-Newton y del Chandra, un equipo de investigadores creó mapas de las emisiones de rayos X de Júpiter (que se muestran en el recuadro) e identificó un punto caliente de rayos X en cada polo. Cada punto caliente puede cubrir un área igual a aproximadamente la mitad de la superficie de la Tierra.

El equipo descubrió que los puntos calientes tenían características muy diferentes. La emisión de rayos X en el polo sur de Júpiter latía constantemente cada 11 minutos, pero los rayos X que se ven desde el polo norte eran erráticos, aumentando y disminuyendo su brillo, de forma que parece independiente de la emisión del polo sur.


Esto hace que Júpiter resulte particularmente desconcertante. Nunca se han detectado auroras de rayos X de otros gigantes gaseosos de nuestro Sistema Solar, incluido Saturno. Júpiter también es diferente a la Tierra, donde las auroras en los polos norte y sur de nuestro planeta por lo general se reflejan entre sí porque los campos magnéticos son similares.

Para entender cómo Júpiter produce sus auroras de rayos X, el equipo de investigadores planea combinar datos de rayos X nuevos y futuros del Chandra y el XMM-Newton con información de la misión Juno de la NASA, que en la actualidad se encuentra en órbita alrededor del planeta. Si los científicos pueden conectar la actividad de rayos X con cambios físicos que se observen simultáneamente con Juno, pueden determinar el proceso que genera las auroras de Júpiter, y asociar las auroras de rayos X en otros planetas.

Los rayos X y las observaciones de Juno pueden ayudar a probar o refutar una teoría que propone que las auroras de rayos X de Júpiter son causadas por la interacción en el límite entre el campo magnético de Júpiter, que se genera por las corrientes eléctricas en el interior del planeta, y el viento solar, un flujo de partículas de alta velocidad que fluye desde el Sol. Las interacciones entre el viento solar y el campo magnético de Júpiter pueden hacer que éste vibre y produzca ondas magnéticas. Las partículas cargadas pueden surfear estas ondas y ganar energía. Las colisiones de estas partículas con la atmósfera de Júpiter producen los brillantes destellos de rayos X observados por Chandra y XMM. Dentro de esta teoría, el intervalo de 11 minutos representaría el tiempo para que una onda viaje a lo largo de una de las líneas del campo magnético de Júpiter.
 


 
La diferencia en el comportamiento entre los polos norte y sur jovianos puede ser causada por la diferencia en la visibilidad de los dos polos. Debido a que el campo magnético de Júpiter está inclinado, podemos ver mucho más de la aurora del norte que de la aurora del sur. Por lo tanto, para el polo norte podemos observar regiones donde el campo magnético se conecta a más de una ubicación, con varios tiempos de viaje diferentes, mientras que para el polo sur solo podemos observar regiones donde el campo magnético se conecta a una ubicación. Esto haría que el comportamiento del polo norte parezca errático en comparación con el polo sur.

Una pregunta más amplia es ¿cómo le aporta Júpiter las enormes energías necesarias para producir rayos X a las partículas en su magnetosfera (el reino controlado por el campo magnético de Júpiter)? Algunas de las emisiones de rayos X observadas con el Chandra solo pueden producirse si Júpiter acelera los iones de oxígeno a energías tan altas que cuando colisionan violentamente con la atmósfera, ocho de sus electrones son arrancados. Los científicos esperan determinar qué impacto tienen estas partículas, que chocan contra los polos del planeta a miles de kilómetros por segundo, en el planeta mismo. ¿Estas partículas de alta energía afectan el clima joviano y la composición química de su atmósfera? ¿Pueden explicar las temperaturas anormalmente altas que se encuentran en ciertos lugares de la atmósfera de Júpiter?

Estas son las preguntas que Chandra, XMM-Newton y Juno pueden ayudar a responder en el futuro.

Un artículo que describe estos resultados apareció en la edición del 30 de octubre de Nature Astronomy, dirigido por William Dunn del University College de Londres. El Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsonian de Cambridge, Massachusetts, controla la ciencia y las operaciones de vuelo de Chandra.

Crédito de la imagen: Rayos X: NASA / CXC / UCL / W.Dunn y otros. Óptica: Polo Sur: Créditos: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt / Seán Doran. Polo Norte: Crédito: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS.

Fuente: NASA. Aportado por Eduardo J. Carletti

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