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CIENTISTAS RESOLVEM MISTÉRIO DE 40 ANOS DA AURORA DE RAIOS-X DE JÚPITER
13 de julho de 2021

 


Foram explicadas as misteriosas auroras de raios-X de Júpiter, terminando uma busca de 40 anos. Pela primeira vez, os astrónomos viram o modo como o campo magnético de Júpiter é comprimido, o que aquece as partículas e as direciona ao longo das linhas do campo magnético até à atmosfera de Júpiter, desencadeando a aurora de raios-X. A ligação foi estabelecida combinando dados in-situ da missão Juno da NASA com observações de raios-X pelo XMM-Newton da ESA.
Crédito: Yao/Dunn/ESA/NASA

 

Uma equipa de investigação coliderada pela UCL (University College London) resolveu um mistério de décadas de como Júpiter produz um surto espetacular de raios-X a cada poucos minutos.

Os raios-X fazem parte da aurora de Júpiter - surtos de luz visível e invisível que ocorrem quando partículas carregadas interagem com a atmosfera do planeta. Um fenómeno semelhante ocorre na Terra, criando a aurora boreal, mas a de Júpiter é muito mais poderosa, libertando centenas de gigawatts de energia, o suficiente para alimentar brevemente toda a civilização humana.

Num novo estudo, publicado na revista Science Advances, investigadores combinaram observações íntimas do ambiente de Júpiter pelo satélite Juno da NASA, que atualmente orbita o planeta, com medições simultâneas de raios-X do observatório XMM-Newton da ESA (que está em órbita da Terra).

A equipa de investigação, liderada pela UCL e pela Academia Chinesa de Ciências, descobriu que os surtos de raios-X foram desencadeados por vibrações periódicas das linhas do campo magnético de Júpiter. Estas vibrações criam ondas de plasma (gás ionizado) que enviam partículas pesadas de iões "surfando" ao longo das linhas do campo magnético até que chocam com a atmosfera do planeta, libertando energia na forma de raios-X.

O Dr. William Dunn (Laboratório Mullard de Ciências Espaciais da UCL), coautor do artigo científico, disse: "Há já quatro décadas que vemos Júpiter a produzir auroras de raios-X, mas não sabíamos como. Só sabíamos que eram produzidas quando os iões chocam com a atmosfera do planeta.

"Agora sabemos que estes iões são transportados por ondas de plasma - uma explicação que não tinha sido proposta antes, embora um processo semelhante produza a própria aurora da Terra. Pode, portanto, ser um fenómeno universal, presente em muitos ambientes diferentes no espaço."

As auroras de raios-X ocorrem nos polos norte e sul de Júpiter, muitas vezes com a regularidade de um relógio - durante esta observação Júpiter produzia surtos de raios-X a cada 27 minutos.

As partículas iónicas carregadas que atingem a atmosfera têm origem no gás vulcânico que é libertado para o espaço através de vulcões gigantes na lua de Júpiter, Io.

Este gás torna-se ionizado (os seus átomos são despojados de eletrões) devido a colisões no ambiente imediato de Júpiter, formando um donut de plasma que rodeia o planeta.

O Dr. Zhonghua Yao (Academia Chinesa de Ciências, Pequim), disse: "Agora que identificámos este processo fundamental, há inúmeras possibilidades de onde poderá ser estudado a seguir. Provavelmente ocorrem processos semelhantes em Saturno, Úrano, Neptuno e provavelmente em exoplanetas, com diferentes tipos de partículas carregadas 'surfando' nas ondas."

A professora Graziella Branduardi-Raymont ((Laboratório Mullard de Ciências Espaciais da UCL), coautora do artigo científico, acrescentou: "Os raios-X são normalmente produzidos por fenómenos extremamente poderosos e violentos, como buracos negros e estrelas de neutrões, de modo que parece estranho que meros planetas os produzam também.

"Nunca poderemos visitar buracos negros, pois estão além das nossas viagens espaciais, mas Júpiter está à nossa porta. Com a chegada do satélite Juno à órbita de Júpiter, os astrónomos têm agora uma oportunidade fantástica de estudar de perto um ambiente que produz raios-X."

Para o novo estudo, os investigadores analisaram observações de Júpiter e do seu ambiente circundante realizadas continuamente ao longo de um período de 26 horas pelos satélites Juno e XMM-Newton.

Encontraram uma correlação clara entre as ondas no plasma detetado pela Juno e as erupções aurorais de raios-X no polo norte de Júpiter registadas pelo XMM-Newton. Então usaram modelagem de computador para confirmar que as ondas iriam conduzir as partículas em direção à atmosfera de Júpiter.

Ainda não está claro porque é que as linhas do campo magnético vibram periodicamente, mas a vibração pode resultar de interações com o vento solar ou de fluxos de plasma de alta velocidade dentro da magnetosfera de Júpiter.

O campo magnético de Júpiter é extremamente forte - cerca de 20.000 vezes mais forte do que o da Terra - e, portanto, a sua magnetosfera, a área controlada por este campo magnético, é extremamente grande. Se fosse visível no céu noturno, cobriria uma região com várias vezes o tamanho da nossa Lua.

 

 


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Imagem do polo norte de Júpiter pelo satélite Juno da NASA, a que se sobrepõe uma imagem da aurora de raios-X (roxo) pelo telescópio espacial de raios-X Chandra da NASA.
Crédito: ESA/NASA/Yao/Dunn


// University College London (comunicado de imprensa)
// ESA (comunicado de imprensa)
// JHUAPL (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Science Advances)

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