Incremento en un millón de veces de las "ondas de coro" cerca de las lunas de Júpiter

Vista de color natural de Ganímedes de la nave espacial Galileo durante su primer encuentro con el satélite. (NASA / JPL)

El planeta Júpiter tiene un campo magnético muy fuerte que forma el objeto más grande en la física solar. Las observaciones de la magnetosfera de Júpiter en la década de 1990 proporcionaron una oportunidad única para comprender cómo los campos magnéticos interactúan con las partículas y cómo las lunas de Júpiter pueden cambiar el entorno del gigante gaseoso. Uno de los descubrimientos más sorprendentes y fascinantes sobre las lunas del planeta gigante fue realizado por Margaret Kivelson de UCLA, profesora emérita del Departamento de Ciencias de la Tierra, Planetaria y Ciencias Espaciales, y su equipo, que encontró el campo magnético interno en la luna de Júpiter, Ganimedes. 

En 1996, un equipo de científicos dirigido por el profesor Don Gurnett de la Universidad de Iowa notó que se observaban fuertes ondas de plasma cerca de Ganímedes. Estas ondas son similares a las ondas observadas en la superficie del agua. Sin embargo, a diferencia de las ondas de agua, son los campos eléctricos y magnéticos los que aumentan y disminuyen durante estas oscilaciones. El tipo particular de ondas que observaron a menudo se denominan "ondas de coro", ya que se pueden reproducir a través de una radio y el sonido es similar a un coro multivelo. 

Estadísticas de la potencia de las ondas de la misión Galileo:  a  Intensidad media del coro en cada contenedor (Δ R _J  = 0.5, ΔMLT = 0.5 h) para la región ecuatorial desde el 27 de junio de 1996 hasta el 5 de noviembre de 2002, excluyendo los encuentros con las lunas. b  Igual que  a  pero para encuentros con Europa (~ 9.4  R _J ) y Ganímedes (~ 15  R _J ), x positiva es hacia el Sol (mediodía MLT), los ejes están en el plano ecuatorial magnético. do Diagrama de dispersión de la energía de las olas en función de la distancia desde Júpiter. Los puntos azules muestran que Galileo se encuentra con Europa. Puntos rojos muestran encuentros con Ganimedes. Los puntos de diamante son valores medianos durante los encuentros. La línea verde muestra los valores medianos de la potencia de las olas excluyendo los encuentros. Las barras de error son desviación media absoluta. La potencia de la onda media durante los encuentros con Ganímedes y Europa excede significativamente los valores de la mediana a las distancias correspondientes de Júpiter.

Hasta ahora, no estaba claro si estos aumentos observados en la energía de las olas representaban aumentos accidentales asociados con la variabilidad natural, o si eran sistemáticos y significativos. Un estudio publicado recientemente en Nature Communications puede aclarar esto. 

El estudio informa que el poder de las ondas de coro se incrementa hasta en un factor de un millón cerca de Ganimedes, y hasta un factor de 100 cerca de la luna vecina Europa. "Es realmente una observación sorprendente y desconcertante que muestra que la presencia desnuda del objeto magnetizado puede crear una tremenda intensificación en el poder de las ondas", dijo Yuri Shprits, autor principal del estudio e investigador en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Planetarias y Ciencias Espaciales de la UCLA (EPSS), así como un profesor en GFZ-Potstam / Universidad de Potsdam. 

Las ondas de coro similares en la magnetosfera de la Tierra son responsables de acelerar las partículas espaciales a energías muy altas, produciendo los llamados "electrones asesinos", que son tan energéticos que pueden penetrar el blindaje de un satélite y dañarlo o derribarlo por completo. También es probable que estos procesos ocurran en la magnetosfera de Júpiter, dice el investigador asistente de EPSS de la UCLA, Alexander Drozdov, quien es coautor del estudio. Él y sus colegas investigadores realizaron un estudio sistemático del entorno de las olas de Júpiter y compararon las mediciones promedio con los sobrevuelos satelitales. 

Estas observaciones proporcionaron una oportunidad única para comprender los procesos físicos fundamentales que pueden ser relevantes para los plasmas de laboratorio, así como los procesos de aceleración y pérdida cerca de la Tierra y en los rincones distantes del universo. Procesos similares pueden ocurrir en entornos exoplanetarios. Por lo tanto, el trabajo realizado por estos investigadores puede ayudar a detectar los campos magnéticos de los exoplanetas que buscan muchos científicos planetarios. 

Según Drozdov, este estudio anuncia una mayor comprensión de la dinámica del plasma para los investigadores que estudian los plasmas tanto en el espacio como en los laboratorios de la Tierra. 

"Al observar el proceso fundamental de cómo las partículas y las ondas interactúan en plasma en Júpiter, crea puntos de referencia importantes para que los teóricos prueben sus modelos utilizando esta experiencia verdaderamente notable que la naturaleza nos ha proporcionado", agregó Shprits. 

Esta investigación fue apoyada por la NASA y es el resultado de la colaboración de UCLA, el Centro de Investigación Alemana para Geociencias, la Universidad de Potsdam, la Universidad de Iowa, British Antarctic Survey, Jet Propulsion Laboratory y Applied Physics Lab. 

Publicación: YY Shprits, et al., "Fuertes ondas de silbidos observadas en las cercanías de las lunas de Júpiter", Nature Communications volumen 9, Número de artículo: 3131 (2018)

Fuente: UCLA,