Wetenschappers hebben nieuw inzicht verkregen in de unieke krachtbron voor veel van de aurora's van Jupiter, de meest spectaculaire en actieve aurora's in het zonnestelsel. Uitgebreide bewaking van de reuzenplaneet met NASA's Chandra X-ray Observatory detecteerde de aanwezigheid van sterk geladen deeltjes die boven de polen in de atmosfeer crashten.
Door Chandra gemeten röntgenspectra toonden aan dat de aurorale activiteit werd geproduceerd door ionen van zuurstof en andere elementen die van de meeste van hun elektronen waren ontdaan. Dit houdt in dat deze deeltjes werden versneld tot hoge energieën in een omgeving van miljarden volt boven de polen van de planeet. De aanwezigheid van deze energetische ionen geeft aan dat de oorzaak van veel van de aurora's van Jupiter verschilt van aurora's die op aarde of Saturnus worden geproduceerd.
"Ruimtevaartuigen hebben de regio boven de polen van Jupiter niet verkend, dus röntgenobservaties vormen een van de weinige manieren om die omgeving te onderzoeken", zegt Ron Elsner van het NASA Marshall Space Center in Huntsville, Alabama, en hoofdauteur van een recent gepubliceerde paper waarin deze resultaten worden beschreven in het Journal for Geophysical Research. "Deze resultaten zullen wetenschappers helpen het mechanisme te begrijpen voor de krachtoutput van Jupiter's aurora's, die duizend keer krachtiger zijn dan die op aarde."
Elektrische spanningen van ongeveer 10 miljoen volt en stromen van 10 miljoen ampère - honderd keer groter dan de krachtigste bliksemschichten - zijn nodig om de röntgenwaarnemingen te verklaren. Deze spanningen verklaren ook de radio-emissie van energetische elektronen die nabij Jupiter door het Ulysses-ruimtevaartuig zijn waargenomen.
Op aarde worden aurora's veroorzaakt door zonnestormen van energetische deeltjes, die het magnetische veld van de aarde verstoren. Windstoten van deeltjes van de zon kunnen ook aurora's produceren op Jupiter, maar in tegenstelling tot de aarde heeft Jupiter een andere manier om aurora's te produceren. Jupiters snelle rotatie, intens magnetisch veld en een overvloedige bron van deeltjes van zijn vulkanisch actieve maan, Io, creëren een enorm reservoir van elektronen en ionen. Deze geladen deeltjes, gevangen in het magnetische veld van Jupiter, worden voortdurend versneld naar de atmosfeer boven de poolgebieden waar ze in botsing komen met gassen om de aurora te produceren, die bijna altijd actief zijn op Jupiter.
Als de deeltjes die verantwoordelijk zijn voor het noorderlicht afkomstig zijn van de zon, zouden ze vergezeld moeten zijn van een groot aantal protonen, die een intens ultraviolet aurora zouden hebben geproduceerd. Ultraviolette waarnemingen van Hubble tijdens de Chandra-monitoringperiode lieten een relatief zwakke ultraviolette uitbarsting zien. De gecombineerde Chandra- en Hubble-gegevens geven aan dat deze poolactiviteit werd veroorzaakt door de versnelling van geladen ionen van zuurstof en andere elementen die zijn gevangen in het polaire magnetische veld hoog boven de atmosfeer van Jupiter.
Chandra observeerde Jupiter in februari 2003 gedurende vier omwentelingen van de planeet (ongeveer 40 uur) tijdens intense aurorale activiteit. Deze Chandra-waarnemingen, genomen met zijn geavanceerde CCD-beeldvormingsspectrometer, gingen vergezeld van anderhalf uur Hubble-ruimtetelescoopwaarnemingen bij ultraviolette golflengten.
Het onderzoeksteam omvatte ook Noe Lugaz, Hunter Waite en Tariq Majeed (University of Michigan, Ann Arbor), Thomas Cravens (University of Kansas, Lawrence), Randy Gladstone (Southwest Research Institute, San Antonio, Texas), Peter Ford (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge), Denis Grodent (Universiteit van Luik, België), Anil Bhardwaj (Marshall Space Flight Center) en Robert MacDowell en Michael Desch (Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.)
NASA's Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Beheert het Chandra-programma voor NASA's Office of Space Science, Washington. Northrop Grumman van Redondo Beach, Californië, voorheen TRW, Inc., was de belangrijkste aannemer voor de ontwikkeling van het observatorium. Het Smithsonian Astrophysical Observatory bestuurt de wetenschap en vluchtoperaties vanuit het Chandra X-ray Center in Cambridge, Massachusetts.
Aanvullende informatie en afbeeldingen zijn beschikbaar op: http://chandra.harvard.edu en http://chandra.nasa.gov
Oorspronkelijke bron: Chandra News Release
