Resuelven el misterio sobre la aurora de rayos X de Júpiter

Un equipo de investigación codirigido por London’s Global University (UCL) ha resuelto un misterio de décadas sobre cómo Júpiter produce una espectacular explosión de rayos X cada pocos minutos. Los rayos X son parte de la aurora de Júpiter: estallidos de luz visible e invisible que ocurren cuando las partículas cargadas interactúan con la atmósfera del planeta. Un fenómeno similar ocurre en la Tierra, creando las auroras boreales, pero la aurora de rayos X de Júpiter es mucho más poderosa, liberando cientos de gigavatios de energía, suficiente para alimentar brevemente a toda la civilización humana.

En un nuevo estudio, publicado en Science Advances, los investigadores combinaron observaciones de cerca del entorno de Júpiter realizadas por el satélite Juno de la NASA, que actualmente orbita el planeta, con mediciones simultáneas de rayos X del observatorio XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea (que se encuentra en La propia órbita de la Tierra).

El equipo de investigación, dirigido por UCL y la Academia de Ciencias de China, descubrió que las llamaradas de rayos X se desencadenaron por vibraciones periódicas de las líneas del campo magnético de Júpiter. Estas vibraciones crean ondas de plasma (gas ionizado) que envían partículas de iones pesados «navegando» a lo largo de las líneas del campo magnético hasta que chocan contra la atmósfera del planeta, liberando energía en forma de rayos X.

Es probable que se produzcan procesos similares a la aurora de rayos X de Júpiter alrededor de Saturno, Urano, Neptuno y también de exoplanetas

El coautor principal, el Dr. William Dunn (Laboratorio de Ciencia Espacial Mullard de la UCL), afirma que «hemos visto a Júpiter produciendo auroras de rayos X durante cuatro décadas, pero no sabíamos cómo sucede esto. Sólo sabíamos que se producen cuando los iones chocan en la atmósfera del planeta”.

«Ahora sabemos que estos iones son transportados por ondas de plasma, una explicación que no se había propuesto antes, a pesar de que un proceso similar produce la propia aurora de la Tierra. Podría, por lo tanto, ser un fenómeno universal, presente en muchos entornos diferentes en el espacio«.

Las auroras de rayos X tienen lugar en los polos norte y sur de Júpiter, a menudo con la regularidad de un reloj; durante esta observación, Júpiter estaba produciendo ráfagas de rayos X cada 27 minutos.

Las partículas de iones cargados que golpean la atmósfera se originan a partir de gas volcánico que se vierte al espacio desde volcanes gigantes en la luna de Júpiter, Io. Este gas se ioniza (sus átomos quedan libres de electrones) debido a las colisiones en el entorno inmediato de Júpiter, formando una rosquilla de plasma que rodea el planeta.

El coautor principal, el Dr. Zhonghua Yao (Academia de Ciencias de China, Beijing) comenta que «ahora que hemos identificado este proceso fundamental, hay una gran cantidad de posibilidades de dónde podría estudiarse a continuación. Es probable que se produzcan procesos similares alrededor de Saturno, Urano, Neptuno y probablemente también de exoplanetas, con diferentes tipos de partículas cargadas ‘surfeando’ las olas«.

La coautora del estudio, la profesora Graziella Branduardi-Raymont (Laboratorio de Ciencia Espacial Mullard de la UCL) asegura que «los rayos X son típicamente producidos por fenómenos extremadamente poderosos y violentos como los agujeros negros y las estrellas de neutrones, por lo que parece extraño que los planetas también los produzcan”.

«Nunca podremos visitar agujeros negros, ya que están más allá de las posibilidades de los viajes espaciales, pero Júpiter está a nuestras puertas. Con la llegada del satélite Juno a la órbita de Júpiter, los astrónomos ahora tienen una oportunidad fantástica para estudiar un entorno que produce rayos X de cerca«.

Júpiter tiene un campo magnético 20.000 veces más fuerte que el de la Tierra

Para el nuevo estudio, los investigadores analizaron las observaciones de Júpiter y su entorno circundante realizadas continuamente durante un período de 26 horas por los satélites Juno y XMM-Newton.

Encontraron una clara correlación entre las ondas en el plasma detectadas por Juno y las erupciones aurorales de rayos X en el polo norte de Júpiter registradas por X-MM Newton. Luego utilizaron modelos informáticos para confirmar que las ondas conducirían las partículas pesadas hacia la atmósfera de Júpiter.

No está claro por qué las líneas del campo magnético vibran periódicamente, pero la vibración puede resultar de interacciones con el viento solar o de flujos de plasma de alta velocidad dentro de la magnetosfera de Júpiter.

El campo magnético de Júpiter es extremadamente fuerte, unas 20.000 veces más fuerte que el de la Tierra, y por lo tanto su magnetosfera, el área controlada por este campo magnético, es extremadamente grande. Si fuera visible en el cielo nocturno, cubriría una región varias veces el tamaño de nuestra luna.

Fuente: Science Advances.