Missão NASA Juno Revela Origem dos Raios Cósmicos em Júpiter
A nasa juno mission revelou um dos espetáculos de luz mais poderosos do sistema solar: tempestades aurorais em Júpiter que emitem centenas a milhares de gigawatts de luz ultravioleta no espaço. Essencialmente, essas características aurorais complexas despejam pelo menos 10 vezes mais energia na alta atmosfera de Júpiter do que auroras típicas. Além disso, a espaçonave descobriu redes de vastas tempestades ao redor dos polos de Júpiter, incluindo ciclones polares maiores que a Austrália e correntes de jato violentas que se movem a velocidades superiores a 200 milhas por hora. Neste artigo, exploramos como essas descobertas transformam nossa compreensão sobre a origem dos raios cósmicos jovianos.
Juno Desvenda Como Júpiter Produz Raios Cósmicos de Alta Energia
A espaçonave Juno da NASA capturou partículas viajando próximas à velocidade da luz perto de Júpiter, fornecendo evidências diretas sobre como e onde partículas de alta energia se formam. Enquanto orbitava o gigante gasoso, a missão mediu elétrons de alta velocidade na região de choque frontal de Júpiter, confirmando um processo que os cientistas suspeitavam ser responsável pela aceleração de partículas em outros planetas e sistemas astrofísicos.
Esses elétrons atingiram velocidades ainda maiores que os da Terra, escalando com o arco de choque de tamanho maior do planeta gigante, formado quando o campo magnético de Júpiter atravessa o fluxo de partículas solares. Os resultados foram publicados na revista Nature na quarta-feira.
Os instrumentos JEDI e JADE a bordo medem distribuições angulares e vetores de velocidade de íons e elétrons em diferentes faixas de energia. O JEDI detecta partículas entre 20 keV e 1 MeV para íons, e de 40 a 500 keV para elétrons presentes na magnetosfera polar. A capacidade única do JEDI de medir simultaneamente partículas recebidas de muitas direções permite obter instantâneos quase instantâneos das distribuições completas de partículas.
A relação de escala descoberta corresponde aos raios cósmicos observados vindos de supernovas em toda a galáxia, onde ambientes magnéticos ainda maiores criam partículas ainda mais rápidas. Isso sugere que o mesmo processo ocorrendo dentro do sistema solar pode ocorrer em todo o universo.
Por Que Esta Descoberta Transforma Nossa Compreensão do Sistema Solar
Júpiter possui a magnetosfera mais poderosa do sistema solar, estendendo-se quase 3 milhões de quilômetros antes de atingir o planeta. Esse campo magnético cria uma estrutura tão massiva que varre o vento solar até a órbita de Saturno. Estudar este ambiente extremo fornece conhecimento crítico sobre o clima espacial da Terra e seus efeitos potencialmente devastadores.
“Estamos a um grande evento de clima espacial de perder satélites de comunicação, nossos ativos de rede elétrica, ou ambos”, afirmou Peter Delamere, professor do Instituto Geofísico da UAF. De fato, explorar um espaço maior como Júpiter permite compreender melhor a física fundamental que governa a magnetosfera terrestre e, portanto, melhorar as previsões de clima espacial.
A missão Juno resolveu um debate científico de mais de 40 anos sobre linhas de campo magnético abertas versus fechadas nos polos de Júpiter. O debate começou com os sobrevoos das Voyager 1 e Voyager 2 em 1979. Análises realizadas por Delamere usando dados da Juno revelaram que a magnetosfera do planeta consiste em linhas de campo magnético amplamente fechadas nas regiões polares, mas incluindo uma área em forma de crescente de linhas de campo abertas.
Medições feitas pelo satélite PAMELA durante oito anos mostraram com boa evidência que uma fração dos raios cósmicos detectados na Terra vem de Júpiter. Esse resultado reforça a possibilidade de que magnetosferas astrofísicas sejam de fato fontes de radiação cósmica.
O Que Revelam as Principais Descobertas da Missão Juno
Durante seus sobrevoos polares, os instrumentos da nasa juno mission mediram potenciais elétricos alinhados com o campo magnético de Júpiter que aceleram elétrons em direção à atmosfera joviana com energias de até 400.000 elétrons-volts. Esta medição representa 10 a 30 vezes mais energia do que os maiores potenciais aurorais observados na Terra. Barry Mauk, da Universidade Johns Hopkins, lidera a equipe de investigação do instrumento JEDI que detectou essas assinaturas de potenciais poderosos.
Observações do espectrógrafo ultravioleta da Juno identificaram quatro grandes eventos de brilho auroral entre 3 e 29 de junho de 2016, nos quais a potência auroral total emitida aumentou por um fator de 3 a 4 por algumas horas. A potência auroral emitida baseline no norte é de aproximadamente 3 TW, enquanto no sul é de cerca de 2 TW.
Além disso, a missão descobriu ciclones polares organizados em padrões poligonais: oito dispostos em padrão octogonal no norte e inicialmente cinco em padrão pentagonal no sul. Em novembro de 2019, um novo ciclone menor se formou no polo sul, transformando o arranjo pentagonal em hexagonal. Os ventos nesses ciclones atingem velocidades de 220 milhas por hora.
Conclusão
As descobertas da Juno sobre raios cósmicos jovianos representam um avanço extraordinário na compreensão de processos astrofísicos fundamentais. Particularmente, a confirmação de como Júpiter acelera partículas próximas à velocidade da luz fornece evidências diretas de mecanismos semelhantes ocorrendo em todo o universo. Essas revelações sobre tempestades aurorais poderosas e ciclones polares transformam nossa visão do gigante gasoso. Analogamente, estudar a magnetosfera joviana nos prepara melhor para prever e proteger contra eventos de clima espacial que ameaçam nossa infraestrutura tecnológica terrestre.
