Oltre ad essere il pianeta più grande e massiccio del nostro sistema solare, Giove è anche uno dei suoi corpi più misteriosi. Ciò è certamente evidente quando si tratta delle potenti aurore di Giove, che sono in qualche modo simili a quelle sulla Terra. Negli ultimi anni, gli astronomi hanno cercato di studiare modelli nell'atmosfera e nella magnetosfera di Giove per spiegare come funziona l'attività dell'aurora su questo pianeta.
Ad esempio, un team internazionale guidato da ricercatori dell'University College di Londra ha recentemente combinato i dati del Juno sondare con osservazioni ai raggi X per discernere qualcosa di interessante sulle aurore settentrionali e meridionali di Giove. Secondo il loro studio, che è stato pubblicato nell'attuale numero della rivista scientifica Natura - Le intense aurore a raggi X di Giove sono state trovate a pulsare indipendentemente l'una dall'altra.
Lo studio, intitolato "Le pulsazioni indipendenti delle aurore di raggi X del nord e del sud di Giove", è stato condotto da William Richard Dunn, un fisico del Mullard Space Science Laboratory e The Center for Planetary Science presso la UCL. Il team era inoltre composto da ricercatori del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), del Southwest Research Institute (SwRI), del Marshall Space Flight Center della NASA, del Jet Propulsion Laboratory e di numerosi istituti di ricerca.
Come già notato, le aurore di Giove sono in qualche modo simili a quelle della Terra, in quanto sono anche il risultato di particelle cariche del Sole (alias "vento solare") che interagiscono con il campo magnetico di Giove. A causa del modo in cui sono strutturati i campi magnetici di Giove e della Terra, queste particelle vengono canalizzate verso le regioni polari settentrionali e meridionali, dove vengono ionizzate nell'atmosfera. Ciò si traduce in un bellissimo display luminoso che può essere visto dallo spazio.
In passato, le aurore sono state individuate intorno ai poli di Giove dall'osservatorio a raggi X Chandra della NASA e dal telescopio spaziale Hubble. Indagare su questi fenomeni e sui meccanismi alla base è stato anche uno degli obiettivi del Juno missione, che è attualmente in una posizione ideale per studiare i poli di Giove. Con ogni orbita che la sonda fa, passa da uno dei poli di Giove all'altro - una manovra nota come perijove.
Per motivi di studio, il dott. Dunn e il suo team sono stati costretti a consultare i dati degli osservatori XA-Newton dell'ESA e degli osservatori a raggi X Chandra della NASA. Ciò è dovuto al fatto che mentre ha già acquisito magnifiche immagini e dati sull'atmosfera di Giove, il Juno la sonda non ha uno strumento a raggi X a bordo. Dopo aver esaminato i dati radiografici, il dottor Dunn e il suo team hanno notato una differenza tra l'aurora settentrionale e meridionale di Giove.
Mentre le emissioni di raggi X sul polo nord erano irregolari, aumentando e diminuendo di luminosità, quelle sul polo sud pulsavano costantemente ogni 11 minuti. Fondamentalmente, le aurore si sono verificate indipendentemente l'una dall'altra, il che è diverso da come si comportano le aurore sulla Terra, vale a dire rispecchiarsi a vicenda in termini di attività. Come ha spiegato il dottor Dunn in un recente comunicato stampa dell'UCL:
"Non ci aspettavamo di vedere i punti caldi dei raggi X di Giove pulsare in modo indipendente poiché pensavamo che la loro attività sarebbe stata coordinata attraverso il campo magnetico del pianeta. Dobbiamo studiarlo ulteriormente per sviluppare idee su come Giove produce la sua aurora a raggi X e la missione Juno della NASA è davvero importante per questo ”.
Le osservazioni radiografiche sono state condotte tra maggio e giugno 2016 e marzo 2017. Usando queste, il team ha prodotto mappe delle emissioni radiografiche di Giove e identificato punti caldi in ciascun polo. I punti caldi coprono un'area che è più grande della superficie della Terra. Studiandoli, il dott. Dunn e i suoi colleghi sono stati in grado di identificare modelli di comportamento che indicavano che si comportavano diversamente l'uno dall'altro.
Naturalmente, la squadra è rimasta a chiedersi cosa potesse giustificare questo. Una possibilità che suggeriscono è che le linee del campo magnetico di Giove vibrino, producendo onde che trasportano particelle cariche verso i poli. La velocità e la direzione di queste particelle potrebbero essere soggette a cambiamenti nel tempo, causandone la collisione con l'atmosfera di Giove e la generazione di impulsi a raggi X.
Come ha spiegato la dott.ssa Licia Ray, fisica della Lancaster University e coautrice dell'articolo:
"Il comportamento dei punti caldi dei raggi X di Giove solleva importanti domande su quali processi producono queste aurore. Sappiamo che sono coinvolti una combinazione di ioni eolici solari e di ioni di ossigeno e zolfo, originati da esplosioni vulcaniche della luna di Giove, Io. Tuttavia, la loro importanza relativa nella produzione delle emissioni di raggi X non è chiara. "
E come ha indicato Graziella Branduardi-Raymont, professore del dipartimento di fisica spaziale e climatica della UCL e un altro coautore dello studio, questa ricerca deve la sua esistenza a molteplici missioni. Tuttavia, era la natura perfettamente sincronizzata del Juno missione, che è in funzione intorno a Giove dal 5 luglio 2016, che ha reso possibile questo studio.
"Ciò che trovo particolarmente accattivante in queste osservazioni, specialmente nel momento in cui Giunone sta effettuando misurazioni in situ, è il fatto che siamo in grado di vedere entrambi i poli di Giove contemporaneamente, una rara opportunità che si è verificata dieci anni fa" disse. "Il confronto dei comportamenti ai due poli ci consente di imparare molto di più delle complesse interazioni magnetiche che avvengono nell'ambiente del pianeta."
Guardando al futuro, il Dr. Dunn e il suo team sperano di combinare i dati dei raggi X di XMM-Newton e Chandra con i dati raccolti da Juno al fine di comprendere meglio come sono prodotte le aurore a raggi X. Il team spera anche di tenere traccia dell'attività dei poli di Giove per i prossimi due anni utilizzando i dati radiografici in combinazione con Giunone. Alla fine, sperano di vedere se queste aurore sono all'ordine del giorno o un evento insolito.
"Se possiamo iniziare a collegare le firme dei raggi X con i processi fisici che le producono, allora possiamo usare quelle firme per comprendere altri corpi nell'Universo come nane brune, esopianeti o forse anche stelle di neutroni", ha detto il dott. Dunn . "È un passo molto potente e importante per comprendere i raggi X in tutto l'Universo e uno che abbiamo solo mentre Juno sta conducendo misurazioni contemporaneamente a Chandra e XMM-Newton."
Nel prossimo decennio, si prevede inoltre che la sonda JUpiter ICy Moons Explorer (JUICE) proposta dall'ESA fornirà preziose informazioni sull'atmosfera e sulla magnetosfera di Giove. Una volta arrivato nel sistema gioviano nel 2029, anch'esso osserverà le aurore del pianeta, principalmente in modo da poter studiare l'effetto che queste hanno sulle Lune Galileiane (Io, Europa, Ganimede e Callisto).
