تم حل اللغز البالغ من العمر 40 عامًا حول كيفية إنشاء الأشعة السينية للمشتري كل بضع دقائق لانفجار مذهل في دراسة جديدة.
درس خبراء جامعة كوليدج لندن (UCL) بيانات من مركبة الفضاء جونو التابعة لناسا ، والتي تدور حاليًا حول أكبر كوكب في نظامنا الشمسي ، كوكب المشتري.
ووجدوا أن الأشعة السينية من القطبين الشمالي والجنوبي لكوكب المشتري ناتجة عن اهتزازات عرضية في خطوط المجال المغناطيسي للكوكب ، في “مجاله المغناطيسي”.
تخلق هذه الاهتزازات موجات من البلازما – إحدى الحالات الأساسية الأربع للمادة ، تتكون من أيونات غازية.
ترسل جزيئات الأيونات الثقيلة “تصفحًا” بخطوط مجال مغناطيسي ، تنبعث منها طاقة على شكل أشعة سينية ورائعة حتى تصطدم موجات البلازما ثم تصطدم بالغلاف الجوي للكوكب أورورا.
تحدث ظاهرة مماثلة على الأرض ، والتي تنتج الأضواء الشمالية ، لكن كوكب المشتري قوي جدًا لدرجة أنه يبعث مئات الجيجاوات من الطاقة ، وهو ما يكفي لتلخيص كل الحضارات البشرية.
صور لقطب المشتري من القمر الصناعي جونو التابع لناسا وتلسكوب شاندرا للأشعة السينية التابع لناسا. يُظهر اليسار شفق الأشعة السينية الشمالي لكوكب المشتري (الأرجواني) متشابكًا في صورة جونوكوم المرئية للقطب الشمالي. يظهر الجانب الأيمن الرقم الجنوبي
يقول مؤلفو الدراسة إن الشفق القطبي للأشعة السينية للمشتري يطلق حوالي جيجاوات واحد فقط ، وهو ما يعادل محطة طاقة واحدة في عدة أيام.
عمل باحثو UCL مع خبراء من الأكاديمية الصينية للعلوم ونشروا نتائجهم في المجلة التقدم العلمي.
قال الدكتور ويليام دن ، مؤلف البحث في مختبر مولارد لعلوم الفضاء بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس: “لقد رأينا كوكب المشتري ينتج شفقًا بأشعة إكس لأربعة عقود ، لكننا لا نعرف كيف حدث ذلك”.
“نحن نعلم أن الأيونات تم إنتاجها عندما اصطدمت بالغلاف الجوي للكوكب.
“نحن نعلم الآن أن هذه الأيونات يتم نقلها بواسطة موجات البلازما – وهي عملية لم يتم اقتراحها من قبل ، على الرغم من أن مثل هذه العملية تخلق الشفق القطبي للأرض.
لذلك ، يمكن أن تكون ظاهرة عالمية يمكن رؤيتها في سياقات مختلفة في الفضاء.
من أجل الدراسة ، نفذ القمر الصناعي XMM-Newton التابع لـ Juno ووكالة الفضاء الأوروبية فترة 26 ساعة متواصلة من استكشاف كوكب المشتري ومحيطه في مدار الأرض.
وجدوا علاقة واضحة بين البلازما التي اكتشفها جونو في القطب الشمالي للمشتري التي سجلها X-MM Newton والتوهجات السمعية للأشعة السينية.
لأول مرة ، لاحظ علماء الفلك تقلص المجال المغناطيسي للمشتري ، والذي يسخن الجسيمات ويحقنها في الغلاف الجوي للمشتري بخطوط المجال المغناطيسي ، مما يؤدي إلى شفق الأشعة السينية.
استخدموا النمذجة الحاسوبية للتأكد من أن الموجات ستحرك الجسيمات الثقيلة نحو الغلاف الجوي لكوكب المشتري.
ليس من الواضح سبب اهتزاز خطوط المجال المغناطيسي من وقت لآخر – مما يؤدي إلى بدء العملية برمتها.
لكن أحد التفسيرات المحتملة هو النتائج الاهتزازية من الرياح الشمسية أو من تدفق البلازما عالية السرعة إلى المجال المغناطيسي للمشتري.
يقول الفريق إن الشفق القطبي بالأشعة السينية يحدث في القطبين الشمالي والجنوبي لكوكب المشتري ، في اتجاه عقارب الساعة في الغالب.
خلال نافذة المراقبة ، كان المشتري ينفجر بالأشعة السينية كل 27 دقيقة.
الآن حدد الفريق العملية برمتها ، زحل وأورانوس ونبتون والكواكب الخارجية – يعتقدون أن عمليات مماثلة يمكن أن تحدث حول الكواكب خارج نظامنا الشمسي.
قالت البروفيسور غراسييلا برانديوارد-ريمون ، أستاذة الأبحاث في جامعة كاليفورنيا: “الأشعة السينية تنتج عادة عن طريق ظواهر قوية جدًا وعنيفة مثل الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية ، لذلك يبدو من الغريب أن مجرد كواكب تنتجها أيضًا”.
“لا يمكننا أبدًا رؤية الثقوب السوداء لأنها تتجاوز السفر عبر الفضاء ، لكن كوكب المشتري على عتبة بابنا.
مع إطلاق القمر الصناعي جونو في مدار حول كوكب المشتري ، أصبح لدى علماء الفلك الآن فرصة رائعة لدراسة البيئة التي تنتج الأشعة السينية عن قرب.
تم تصوير جونو هنا مع فنان في الاعتبار مع اقتراب كوكب المشتري. كان جونو ، الذي تم إطلاقه قبل عقد من الزمن ، يدور حول كوكب المشتري لمدة خمس سنوات
تم إطلاق Juno من Cape Canaveral ، فلوريدا منذ ما يقرب من عقد من الزمان – في 5 أغسطس 2011 – لاستكشاف كوكب المشتري خارج المدار.
وصلت المركبة الفضائية الدوارة التي تعمل بالطاقة الشمسية يوم الخميس 4 يوليو 2016 ، بعد أن قام جونو برحلتها التي تستغرق خمس سنوات.
لها ثلاث شفرات كبيرة يبلغ طولها حوالي 66 قدمًا (20 مترًا) من جسمها الأسطواني ذي الجوانب الستة.
سيستمر جونو في التحقيق في أكبر كوكب في النظام الشمسي حتى سبتمبر 2025 أو حتى عمر المركبة الفضائية.
توفر أداة ناسا التفاعلية تحديثات في الوقت الفعلي لموقع جونو بالنسبة لكوكب المشتري وأقماره.
سيكشف Juno Jupiter Jupiter التابع لناسا عن أسرار أكبر كوكب في المجموعة الشمسية
يستكشف جونو كوكب المشتري في عام 2016 بعد رحلة استغرقت خمس سنوات و 1.8 مليار ميل من الأرض
وصل مسبار جونو إلى كوكب المشتري في 4 يوليو 2016 ، بعد رحلة استغرقت خمس سنوات ، 1.8 مليار ميل (2.8 مليار كيلومتر) من الأرض.
بعد مناورة فرملة ناجحة ، دخلت في مدار قطبي طويل وحلقت على بعد 3100 ميل (5000 كيلومتر) من قمة السحابة الدوارة للكوكب.
سافرت الدراسة على بعد 2600 ميل (4200 كم) من غيوم الكوكب مرة واحدة كل خمسة عشر يومًا – وهي قريبة جدًا من توفير الحماية العالمية في صورة واحدة.
لم تكن أي من المركبات الفضائية السابقة تدور في مدار قريب جدًا من كوكب المشتري ، على الرغم من إرسال اثنتين من غلافهما الجوي لإغراق حطامهما.
لإكمال مهمتها الخطيرة ، نجا جونو من عاصفة إشعاعية دائرية ناتجة عن المجال المغناطيسي القوي لكوكب المشتري.
أعاصير الجسيمات عالية الطاقة التي تنتقل بسرعة الضوء هي أكثر بيئة إشعاعية كثافة في النظام الشمسي.
للتعامل مع الظروف ، تمت حماية المركبة الفضائية بأسلاك خاصة مقواة بالإشعاع ودرع استشعار.
تم وضع جميع “أدمغتها” الحيوية – كمبيوتر الطائرة الخاص بالمركبة الفضائية – في صندوق مصفح من التيتانيوم ووزنها حوالي 400 رطل (172 كجم).
من المتوقع أن تستكشف هذه المركبة تكوين الغلاف الجوي للكوكب حتى عام 2025.