Estudo explica as incríveis auroras de raio-X de Júpiter
Representação artística do fenômeno de auroras de raio-X observado em Júpiter. Créditos: Yao Zhonghua e equipe
O surgimento de auroras boreais de raio-X em Júpiter é um mistério que intriga cientistas há mais de 40 anos. Mas agora, pela primeira vez, uma equipe de pesquisa internacional conseguiu explicar o mecanismo por trás do fenômeno.
O estudo foi liderado por pesquisadores da University College London e da Academia Chinesa de Ciências. Eles combinaram observações do satélite Juno, que atualmente orbita o planeta, com medições simultâneas de raios-X do observatório XMM-Newton da Agência Espacial Europeia (que está orbitando a Terra). Seus resultados foram publicado no dia 9 de julho na revista Science Advances.
Compostas por raios-X, o fenômeno das auroras de Júpiter acontece quando partículas eletricamente carregadas interagem com a atmosfera do planeta, dando origem a rajadas de luz visível e invisível . Algo semelhante ocorre na Terra, com a famosa aurora boreal, também conhecida como as luzes do norte. No entanto, em Júpiter, a auroras são muito mais intensas e poderosas, pois liberam centenas de gigawatts de energia.
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“Vimos Júpiter produzindo aurora de raios X por quatro décadas, mas não sabíamos como isso acontece. Só sabíamos que elas surgem quando os íons pesados colidem com a atmosfera do planeta. Agora sabemos que esses íons são transportados por ondas de plasma – uma explicação que ainda não havia sido proposta “, disse o co-autor do Dr. William Dunn.
As auroras de raios-X ocorrem nos pólos norte e sul de Júpiter, que produz rajadas a cada 27 minutos, segundo apontaram as observações. Elas são acionadas por por vibrações periódicas das linhas do campo magnético de planeta. Essas vibrações criam ondas de plasma (gás ionizado) que enviam partículas pesadas de íons para as linhas do campo magnético, onde há o choque com a atmosfera do planeta, liberando energia na forma de raios-X.
As partículas de íons carregados se originam do gás vulcânico vindo da lua de Júpiter, Io. Este gás torna-se ionizado (seus átomos são despojados de elétrons) devido a colisões nos arredores do planeta, formando uma espécies de “donut” feito de plasma, que o circunda. (Veja na animação abaixo.)
Os pesquisadores chegaram a essa conclusão a partir de observações de Júpiter e seu ambiente circundante realizadas continuamente ao longo de um período de 26 horas pelos satélites Juno e XMM-Newton. Eles encontraram uma correlação clara entre as ondas no plasma detectadas pela Nasa e as erupções nas auroras de raios-X no pólo norte de Júpiter registradas pelo instrumento da ESA. Para confirmar que as ondas iriam conduzir as partículas pesadas em direção à atmosfera de Júpiter, foram utilizados modelos de computador.
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De acordo com Yao Zhonghua, do Instituto de Geologia e Geofísica da Academia Chinesa de Ciências (IGGCAS) e líder do estudo, “esses são processos muito semelhantes aos de auroras iônicas na Terra. Isso sugere que auroras iônicas compartilham mecanismos comuns entre sistemas planetários, apesar das escalas temporais, espaciais e energéticas que variam em ordens de magnitude”.
Segundo ele, a identificação desse processo fundamental para a produção de auroras abre portas para que o fenômeno seja estudado também em diversos outros lugares. “Processos semelhantes provavelmente ocorrem em torno de Saturno, Urano, Netuno e também exoplanetas, com diferentes tipos de partículas carregadas ‘surfando’ nas ondas do campo magnético”, disse Zhonghua,
Além disso, esta é uma oportunidade única de estudar a emissão de raios-x. Conforme explicou Graziella Branduardi-Raymont, também co-autora do estudo, “os raios X são normalmente produzidos por fenômenos extremamente poderosos e violentos, como buracos negros e estrelas de nêutrons, então parece estranho que meros planetas os produzam também. Nunca poderemos visitar os buracos negros, pois eles estão além da possibilidade das viagens espaciais, mas Júpiter é nosso vizinho. Com a chegada do satélite Juno à órbita de Júpiter, os astrônomos agora têm uma oportunidade fantástica de estudar de perto um ambiente que produz raios X . ”
Ainda não está claro por que as linhas do campo magnético vibram periodicamente, mas é possível que as vibrações sejam resultado de interações com o vento solar ou de fluxos de plasma em alta velocidade dentro da magnetosfera de Júpiter.
Publicado em 21/07/2021