Aurora em Júpiter
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Auroras erráticas de raios-X descobertas inesperadamente em Júpiter

31/10/2017 350 views 3 likes
ESA / Space in Member States / Portugal

Os telescópios espaciais da ESA e da NASA revelaram que, ao contrário das luzes polares da Terra, as auroras intensas vistas nos polos de Júpiter se comportam, inesperadamente, de forma independente.

As auroras têm sido observadas em muitos lugares, desde planetas, luas e até estrelas, anãs castanhas e uma variedade de outros corpos cósmicos. Estas lindas exibições são causadas por fluxos de partículas atómicas carregadas eletricamente – eletrões e iões – que colidem com as camadas atmosféricas que cercam um planeta, lua ou estrela. As luzes polares da Terra tendem a espelhar-se mutuamente: quando se iluminam no polo norte, também se iluminam no polo sul.

O mesmo se esperava das auroras noutros lugares, mas um novo estudo, publicado hoje na Nature Astronomy, revela que aquelas no gigante de gás Júpiter estão muito menos coordenadas.

O estudo utilizou os observatórios espaciais de raios-X XMM-Newton da ESA e o Chandra da NASA, para observar os raios-X de alta energia produzidos pelas auroras nos polos de Júpiter. Enquanto as auroras do sul encontraram um pulso consistente a cada 11 minutos, aquelas no polo norte do planeta acenderam caoticamente.

“Estas auroras não parecem atuar em uníssono como aquelas com que estamos familiarizados aqui na Terra”, diz o autor principal, William Dunn, do Laboratório de Ciências Espaciais Mullard da Universidade do Colégio de Londres, Reino Unido, e Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, EUA.

“Pensámos que a atividade seria coordenada através do campo magnético de Júpiter, mas o comportamento que encontrámos é realmente intrigante.

Aurora no norte do Canadá
Aurora no norte do Canadá

“É estranho ainda considerar que Saturno - outro planeta gigante gasoso - não produz qualquer aurora de raios-X que possamos detetar, então isso levanta algumas questões que atualmente não temos certeza de como responder.

“Em primeiro lugar, como é que Júpiter produz as auroras de raios-X brilhantes e energéticas quando o vizinho não o faz e, em segundo lugar, como é que faz isso de forma independente em cada polo?”

Com os dados nas mãos, William e os colegas identificaram e cartografaram pontos quentes de raios-X nos polos de Júpiter. Cada ponto quente cobre uma área com metade do tamanho da superfície da Terra.

Além de levantar questões sobre como as auroras são produzidas por toda a parte do cosmos, as auroras pulsadoras independentes de Júpiter sugerem que há muito mais a entender sobre como o próprio planeta produz algumas das suas emissões mais enérgicas.

A influência magnética de Júpiter é colossal; a região do espaço sobre a qual o campo magnético joviano domina - a magnetosfera - é cerca de 40 vezes maior do que a da Terra e cheia de plasma de alta energia. Nas bordas externas desta região, partículas carregadas, em última instância, de erupções vulcânicas na lua de Júpiter, Io, interagem com o limite magnético entre a magnetosfera e o espaço interplanetário. Estas interações criam fenómenos intensos, incluindo auroras.

“As partículas carregadas devem atingir a atmosfera de Júpiter a velocidades excecionalmente rápidas para gerar os pulsos de raios-X que vimos. Ainda não entendemos o que os processos causam, mas estas observações dizem-nos que agem de forma independente nos hemisférios do norte e do sul”, acrescenta Licia Ray, da Universidade de Lancaster, Reino Unido, e uma coautora.

A assimetria nas luzes do norte e do sul de Júpiter também sugere que, muitos corpos cósmicos que se sabe que experienciam auroras - exoplanetas, estrelas de neutrões, anãs castanhas e outros corpos de rotação rápida - podem produzir uma aurora muito diferente em cada polo.

Juice em Júpiter
Juice em Júpiter

Estudos adicionais das auroras de Júpiter ajudarão a formar uma imagem mais clara dos fenómenos produzidos em Júpiter; as campanhas de observação auroral estão planeadas para os próximos dois anos, com monitorização de raios-X pelo XMM-Newton e Chandra, e observações simultâneas do Juno da NASA, uma nave espacial que começou a orbitar Júpiter em meados de 2016.

O Juice da ESA chegará ao planeta em 2029, para investigar a atmosfera e a magnetosfera de Júpiter. Irá observar também as auroras e, em particular, o efeito sobre as luas galileanas.

“Esta é uma descoberta inovadora, e não poderia ter sido feita sem o XMM-Newton da ESA”, acrescenta Norbert Schartel, cientista do projeto da ESA para o XMM-Newton.

“O observatório espacial foi fundamental para este estudo, fornecendo dados detalhados com uma alta resolução espectral, de modo que a equipa pudesse explorar as cores vibrantes das auroras e descobrir detalhes sobre as partículas envolvidas: se se estão a mover rapidamente, sejam elas um ião de oxigénio ou enxofre, e assim por diante.

“Observações coordenadas como estas, com telescópios como o XMM-Newton, Chandra e Juno a trabalhar em conjunto, são fundamentais para explorar e compreender ambientes e fenómenos em todo o universo e os processos que os produzem.”

Notas aos editores

A pesquisa é apresentada num artigo intitulado “The Independent Pulsations of Jupiter’s Northern and Southern X-ray Auroras,” de WR Dunn et al., publicado na revista Nature Astronomy a 30 de outubro de 2017. O autor principal é apoiado por uma ESA Network/Partnering Initiative fellowship

Mais informações sobre o telescópio espacial XMM-Newton da ESA podem ser encontradas here.

A missão Cluster da ESA estudou os processos de aceleração das auroras in situ na Terra em 2008 e 2009, e a missão conjunta ESA-China Smile observará a aurora da Terra a partir de 2022.

Para mais informação, é favor contactar:

William Dunn
UCL Mullard Space Science Laboratory, UK
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA
Tel: +44 (0) 7818872022
Email: w.dunn@ucl.ac.uk

Licia Ray
Lancaster University, UK
Email: licia.ray@lancaster.ac.uk

Norbert Schartel
XMM-Newton Project Scientist
European Space Agency
Email: norbert.Schartel@esa.int

Gabinete de Comunicação do ESAC
 Email: comunicacionesac@esa.int

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