Un articolo pubblicato sulla rivista “Science” riporta uno studio sulle aurore del pianeta Giove che offre una soluzione al mistero delle emissioni di raggi X. Un team di ricercatori ha ottenuto le informazioni cruciali grazie a dati rilevati dal telescopio spaziale XMM-Newton dell’ESA e dalla sonda spaziale Juno della NASA. Ciò ha permesso di comprendere come ioni vengono trasportati dalle onde elettromagnetiche presenti nel campo magnetico gioviano fino all’atmosfera del pianeta, con la quale si scontrano per generare le aurore.
Le aurore di Giove vengono osservate da molto tempo, comprese quelle a raggi X. Il loro esame indica che queste emissioni di raggi X vengono innescate da particelle cariche, gli ioni, che si scontrano con l’atmosfera di Giove. Tuttavia, il meccanismo che trasportava gli ioni verso l’atmosfera rimaneva un mistero. Nuovi indizi sono arrivati da osservazioni condotte dall’orbita terrestre dal telescopio spaziale XMM-Newton e dall’orbita gioviana dalla sonda spaziale Juno, che vi è arrivata il 4 luglio 2016.
Zhonghua Yao dell’Istituto di geologia e geofisica dell’Accademia delle Scienze di Pechino, autore principale di questa ricerca, è da tempo coinvolto in studi del campo magnetico di Giove. Assieme ad altri colleghi, ha esaminato le caratteristiche del campo magnetico di Giove notando le differenze rispetto a ciò che succede con le aurore terrestri.
Con il suo team, Zhonghua Yao ha condotto simulazioni che hanno indicato che le aurore pulsanti a raggi X di Giove potrebbe essere collegate a campi magnetici di tipo chiuso, nel quale le linee del campo magnetico escono dal pianeta in corrispondenza di un polo e si ricollegano al pianeta in corrispondenza dell’altro polo. Campi magnetici chiusi vengono generati all’interno del pianeta per poi estendersi per milioni di chilometri nello spazio e successivamente tornare indietro. Queste conclusioni sono state pubblicate nell’aprile 2021 in un articolo sempre su “Science”.
I ricercatori hanno scoperto che le aurore pulsanti a raggi X vengono generate da fluttuazioni del campo magnetico di Giove. Il pianeta ruota su se stesso e trascina il suo campo magnetico, che viene colpito direttamente dalle particelle del vento solare e compresso. Queste compressioni riscaldano le particelle intrappolate nel campo magnetico e ciò innesca un fenomeno chiamato onde elettromagnetiche di ciclotrone a ioni (in inglese electromagnetic ion cyclotron, EMIC) in cui le particelle vengono dirette lungo le linee del campo.
Dati cruciali sono arrivati da osservazioni condotte nel 2017. La sonda spaziale Juno ha rilevato la compressione del campo magnetico con la generazione di onde elettromagnetiche di ciclotrone a ioni e successivamente un impulso di ioni che viaggia lungo la linea di campo. Pochi minuti dopo, il telescopio spaziale XMM-Newton ha osservato un’esplosione di raggi X.
L’immagine (Yao/Dunn/ESA/NASA) mostra uno schema delle aurore pulsanti a raggi X di Giove. Le linee di campo magnetico trasportano atomi ionizzati nell’atmosfera del pianeta generando le aurore. In alto a sinistra il telescopio spaziale XMM-Newton vicino alla Terra. Sul lato destro la sonda spaziale Juno.
Questo processo di generazione delle aurore a raggi X di Giove può essere esteso ad altri luoghi, a cominciare dagli altri pianeti gassosi del sistema solare. Il processo identificato è simile a quello che genera aurore ioniche sulla Terra, dove lo ione è di idrogeno e quindi un singolo protone e le energie sono molto inferiori a quelle delle aurore gioviane.
Ora sarà possibile condurre analisi mirate dei dati raccolti per condurre altri studi delle aurore di Giove, per cercarle su altri pianeti e anche in altri luoghi del cosmo dove possono esserci onde elettromagnetiche di ciclotrone a ioni.
