Космическая обсерватория NuSTAR обнаружила высокоэнергетическое рентгеновское излучение, которое испускается полярными сияниями на Юпитере. Статья астрономов Колумбийского университета, опубликованная в журнале Nature, раскрывает многолетнюю загадку, почему это излучение не было обнаружено межпланетной станцией Ulysses, которая пролетала мимо газового гиганта в 1992 году.
NuSTAR зарегистрировала жесткое рентгеновское излучение с энергией 8-20 тысяч электронвольт (эВ), которое исходило от северного и южного полюсов планеты. Ранее космические телескопы улавливали рентгеновское излучение с энергией лишь до 7 тысяч эВ, которое объяснялось тормозным механизмом: электроны рассеиваются в электростатических полях атомных ядер в атмосфере Юпитера, и, следовательно, теряют энергию, испуская рентгеновские лучи. В случае энергий ниже 7 кэВ такое тормозное излучение является тепловым, то есть его производят электроны, распределенные в атмосфере планеты подобно газу в состоянии теплового равновесия (то есть подчиняются статистике Максвелла-Больцмана).
Исследователи изучили спектр рентгеновского излучения, производимого Юпитером, в диапазоне от кило- до мегаэлектронвольт, и измерили производящие его потоки электронов, используя данные космического аппарата Juno. Оказалось, что излучение выше 20 кэВ становится слабее, что объясняет, почему зонд Ulysses, работающий в диапазоне 27-48 кэВ, не смог его зафиксировать.
На Земле жесткое рентгеновское излучение, которое производится тормозным механизмом, тепловым не является и достигает энергий до одного миллиона эВ, что является рекордом среди всех планет Солнечной системы. Электроны в данном случае ускоряются различными процессами, протекающими в геомагнитном поле Земли, что играет ключевую роль в формировании полярных сияний.
Ученые обнаружили, что нечто похожее происходит и на Юпитере, порождая излучение с энергией выше 7 кэВ. Таким образом, газовый гигант является второй планетой в Солнечной системе, которая производит нетепловое жесткое тормозное рентгеновское излучение. Вполне возможно, что его также производит и Сатурн, поскольку в его магнитосфере наблюдается нетепловое распределение высокоэнергетических электронов, потенциально способных порождать тормозное излучение.