목성 마지막으로, 고에너지 파장에서 X선을 내뿜는 것이 관찰되었습니다.
NASA의 X선 우주 망원경이 감지한 거대한 행성의 영구 오로라에서 나오는 발산 노스타방출은 태양계의 모든 행성(지구 제외)에서 나오는 가장 강력한 빛입니다.
이 발견은 태양계에서 가장 강력한 북극광에 빛을 비추고 오래된 미스터리를 해결할 수 있습니다. 유럽 우주국과 NASA가 공유하는 이유 율리시스 우주선은 1990년에서 2009년 사이에 거의 30년 동안 작동하는 동안 목성 엑스레이를 감지하지 못했습니다.
목성의 북극광의 형성은 매우 놀라운 현상입니다. 두 극에서 행성은 영구적인 오로라로 둘러싸여 있습니다. 우리 눈에는 보이지 않지만 자외선 파장에서는 밝게 빛납니다. 이 지역은 또한 찬드라 및 XMM-뉴턴 X선 관측소에서 저에너지 또는 “연성” X선을 방출하는 것으로 관찰되었습니다.
과학자들은 또한 높은 에너지가 있어야 한다고 생각합니다. ‘하드’ 엑스레이, 이러한 장치가 감지할 수 있는 것 이상입니다. 그래서 그들은 Neustar를 사용하여 검색했습니다.
“Neustar가 감지하는 범위에서 행성이 엑스레이를 생성하는 것은 매우 어렵습니다.” 천체 물리학자 Kaia Morey는 다음과 같이 말했습니다. 컬럼비아 대학교 출신.
“하지만 목성은 거대한 자기장을 가지고 있고, 그것은 정말 빠르게 회전합니다. 이 두 가지 특성은 행성의 자기권이 거대한 입자 가속기처럼 작용한다는 것을 의미하며, 이것이 이러한 고에너지 방출을 가능하게 하는 것입니다.”
목성의 북극광은 태양에서 분출하는 입자에 의해 생성되기 때문에 지구의 북극광과 유사하거나 다릅니다. 그들은 지구의 자기장과 충돌하여 자기장 라인을 따라 진동하는 양성자 및 전자와 같은 하전 입자를 극쪽으로 보내 지구의 상층 대기에 비가 내리고 대기 입자와 충돌합니다. 결과적으로 이러한 입자의 이온화는 놀라운 춤추는 빛을 생성합니다.
목성의 기본 메커니즘은 유사하지만 몇 가지 차이점이 있습니다. 북극광은 앞에서 언급했듯이 일정하고 영구적입니다. 그것은 입자가 태양이 아니라 태양계에서 가장 화산이 많은 행성인 목성의 위성 이오(Io)에서 나온 입자이기 때문입니다.
그것은 지속적으로 이산화황을 방출하는데, 이 이산화황은 행성과의 복잡한 중력 상호작용에 의해 즉시 제거되어 가스 거인 주위에 플라즈마 고리를 형성하고 이온화합니다. 이 고리에서 나온 입자는 자기장 라인을 따라 윙윙거리며 극 등으로 보내집니다.
NuSTAR에서 방출을 감지했습니다. (NASA/JPL-Caltech)
이 프로세스는 이전에 발견된 것처럼 소프트 X선을 생성합니다. 이제 거친 엑스레이도 발견되었습니다. 고에너지 X선은 매우 희미하기 때문에 찾기가 쉽지 않았지만 연구자들은 Ulysses가 X선을 감지할 수 없었던 이유를 설명하지 못한다고 말했습니다. 그들은 그 해답이 어려운 X선이 생성되는 방식에 있다는 것을 발견했습니다.
전자가 목성의 자기장 선을 따라 가속될 때, 그들은 결국 고속으로 행성의 대기로 진입하게 됩니다. 이 전자가 원자핵과 그 전기장 근처에 들어갈 때, 이 전자는 갑자기 편향되어 느려집니다. 그러나 그들의 운동 에너지는 에너지 보존 법칙에 따라 어딘가로 가야하므로 X 방사선으로 변환됩니다.
이것은 … 불리운다 Bremsstrahlung, 또는 방사선 제동. 연 X선은 전하 교환이라고 하는 다른 메커니즘을 통해 생성됩니다. 이 메커니즘에서 전자는 이온으로 전달되고 여기에서 글로우가 생성됩니다.
이러한 메커니즘은 다른 광학 프로파일을 생성한다고 연구원들은 말했습니다. 더 높은 에너지에서 bremsstrahlung x-선은 더 높은 에너지에서 더 희미해야 하며, 이것이 Ulysses가 결코 그것을 찾지 못하는 이유를 설명합니다.
팀은 bremsstrahlung 메커니즘을 포함한 데이터를 모델링했으며 NuSTAR 관측과 일치했을 뿐만 아니라 방출이 Ulysses의 감도 범위를 벗어났다는 것을 보여주었습니다. 지금까지는 양호하지만 이 현상을 조사하기 시작했습니다.
예를 들어, NuSTAR는 목성 오로라의 일반 영역에서 하드 X선을 감지할 수 있었지만 정확한 방출 지점을 결정할 수는 없었습니다.
“이러한 배출물의 발견은 사건을 종결짓는 것이 아니라 새로운 장을 여는 것입니다.” 천문학자 윌리엄 던은 이렇게 말했습니다. 영국 유니버시티 칼리지 런던 출신.
“우리는 이러한 방출과 그 출처에 대해 여전히 많은 질문을 가지고 있습니다. 회전하는 자기장이 입자를 가속할 수 있다는 것을 알고 있지만 목성에서 입자가 어떻게 그렇게 빠른 속도로 도달하는지 완전히 이해하지 못합니다. 자연적으로 그러한 물질을 생성하는 기본 과정은 무엇입니까? 에너지 입자?” “
목성의 북극광에 대한 미래의 X선 연구는 물리학에 대한 더 많은 정보를 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다.
검색은 에 게시되었습니다. 자연 천문학.
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