Misteri tentang aurora Jupiter akhirnya terpecahkan dalam sebuah studi baru

Misteri berusia 40 tahun tentang bagaimana Jupiter menghasilkan ledakan sinar-X yang menakjubkan setiap beberapa menit telah dipecahkan dalam sebuah studi baru.

Pakar University College London (UCL) mempelajari data dari pesawat ruang angkasa Juno NASA, yang saat ini mengorbit Jupiter – planet terbesar di tata surya kita.

Mereka menemukan bahwa semburan sinar-X dari kutub utara dan selatan Jupiter disebabkan oleh getaran periodik di garis medan magnet planet, di “magnetosfer”-nya.

Getaran ini menciptakan gelombang plasma – salah satu dari empat keadaan dasar materi, terdiri dari ion gas.

Gelombang plasma kemudian mengirim partikel ion berat “berselancar” di sepanjang garis medan magnet hingga bertabrakan dengan atmosfer planet, melepaskan energi dalam bentuk sinar-X dan menciptakan energi yang luar biasa. Aurora borealis.

Fenomena serupa terjadi di Bumi, di mana ia menciptakan Cahaya Utara, tetapi Jupiter jauh lebih kuat, melepaskan ratusan gigawatt energi, cukup untuk menggerakkan peradaban manusia secara singkat.

Gambar overlay kutub Jupiter dari satelit Juno NASA dan teleskop sinar-X Chandra NASA. Gambar kiri menunjukkan proyeksi sinar-X aurora borealis (magenta) Jupiter pada citra JunoCam di Kutub Utara. Kanan menunjukkan pasangan selatan

Penulis penelitian mengklaim bahwa aurora sinar-X Jupiter saja memancarkan gigawatt, setara dengan apa yang akan dihasilkan oleh pembangkit listrik tunggal selama beberapa hari.

Peneliti UCL bekerja dengan para ahli di Chinese Academy of Sciences dan mempublikasikan temuan mereka di jurnal kemajuan ilmu pengetahuan.

“Kami telah melihat Jupiter menghasilkan aurora sinar-X selama empat dekade, tetapi kami tidak tahu bagaimana itu terjadi,” kata penulis studi Dr. William Dunn di Laboratorium Sains Luar Angkasa Mullard UCLA.

Kami tahu mereka hanya diproduksi ketika ion menghantam atmosfer planet.

Kita sekarang tahu bahwa ion-ion ini diangkut oleh gelombang plasma – penjelasan yang belum pernah diajukan sebelumnya, meskipun proses serupa menghasilkan aurora borealis Bumi sendiri.

Dengan demikian, itu bisa menjadi fenomena global, hadir di banyak lingkungan berbeda di ruang angkasa.

Untuk penelitian ini, para peneliti menganalisis pengamatan Jupiter dan lingkungan sekitarnya secara terus menerus selama periode 26 jam oleh Juno dan satelit XMM-Newton Badan Antariksa Eropa, yang berada di orbit Bumi.

Mereka menemukan korelasi yang jelas antara gelombang dalam plasma yang dideteksi oleh Juno dan suar sinar-X aurora kutub utara Jupiter yang direkam oleh X-MM Newton.

Untuk pertama kalinya, para astronom telah melihat cara di mana medan magnet Jupiter dikompresi, yang memanaskan partikel dan mengarahkannya sepanjang garis medan magnet ke atmosfer Jupiter, menyebabkan aurora sinar-X.

Kemudian mereka menggunakan pemodelan komputer untuk memastikan bahwa gelombang akan mendorong partikel berat ke atmosfer Jupiter.

Mengapa garis-garis medan magnet bergetar secara berkala – seluruh proses disebut – tidak jelas.

Tapi satu penjelasan yang mungkin adalah bahwa hasil getaran dari interaksi dengan angin matahari atau dari aliran plasma berkecepatan tinggi dalam magnetosfer Jupiter.

Aurora sinar-X terjadi di kutub utara dan selatan Jupiter, seringkali secara teratur, menurut tim.

Selama periode pengamatan, Jupiter menghasilkan semburan sinar-X setiap 27 menit.

Sekarang tim telah menunjukkan dengan tepat seluruh proses, dan mereka berpikir proses serupa kemungkinan terjadi di sekitar Saturnus, Uranus, Neptunus dan bahkan mungkin exoplanet — planet di luar tata surya kita.

‘Sinar-X biasanya dihasilkan oleh fenomena yang sangat kuat dan keras seperti lubang hitam dan bintang neutron, jadi tampaknya aneh bahwa hanya planet yang juga menghasilkannya,’ kata penulis studi Graziella Brandoardi-Raymont di University of California.

Kita tidak pernah bisa mengunjungi lubang hitam, karena mereka berada di luar perjalanan ruang angkasa, tetapi Jupiter ada di depan pintu kita.

Dengan satelit Juno mencapai orbit Jupiter, para astronom sekarang memiliki peluang besar untuk mempelajari lingkungan yang menghasilkan sinar-X dari dekat.

Juno digambarkan di sini dalam kesan seorang seniman saat mendekati Jupiter. Juno diluncurkan satu dekade lalu, dan telah mengorbit Jupiter selama lima tahun

Juno diluncurkan dari Cape Canaveral, Florida hampir satu dekade lalu – pada 5 Agustus 2011 – untuk mempelajari Jupiter dari orbit.

Pesawat ruang angkasa berputar bertenaga surya, Juno, mencapai Jupiter pada 4 Juli 2016, setelah menyelesaikan perjalanan lima tahun.

Ia memiliki tiga bilah raksasa yang memanjang sekitar 20 meter dari tubuh silinder enam sisinya.

Juno akan melanjutkan penyelidikannya terhadap planet terbesar di tata surya itu hingga September 2025, atau hingga akhir masa pakai wahana antariksa tersebut.

Alat interaktif NASA menyediakan update real-time posisi Juno relatif terhadap Jupiter dan bulan-bulannya.

Bagaimana penyelidikan Juno NASA akan mengungkapkan rahasia planet terbesar di tata surya

Penyelidikan Juno tiba di Jupiter pada tahun 2016 setelah perjalanan lima tahun dan 1,8 miliar mil dari Bumi

Juno mencapai Jupiter pada 4 Juli 2016, setelah perjalanan lima tahun, 1,8 miliar mil (2,8 miliar km) dari Bumi.

Setelah manuver pengereman yang sukses, ia memasuki orbit kutub yang panjang dan terbang 3.100 mil (5.000 km) dari puncak awan yang berputar-putar di planet ini.

Penyelidikan meledak hanya 2.600 mil (4.200 km) dari awan planet setiap dua minggu sekali – sangat dekat dengan menyediakan cakupan global dalam satu gambar.

Tidak ada pesawat ruang angkasa sebelumnya yang mengorbit begitu dekat dengan Jupiter, meskipun dua lainnya telah dikirim untuk menghancurkan mereka melalui atmosfernya.

Untuk menyelesaikan misi berbahayanya, Juno selamat dari badai radiasi mematikan yang disebabkan oleh medan magnet kuat Jupiter.

Pusaran partikel berenergi tinggi yang bergerak hampir dengan kecepatan cahaya adalah lingkungan radiasi paling keras di tata surya.

Untuk mengatasi kondisi tersebut, pesawat ruang angkasa dilindungi dengan kabel khusus yang diperkuat radiasi dan pelindung sensor.

‘Otak’ yang sangat penting – komputer penerbangan pesawat ruang angkasa – ditempatkan di lemari besi lapis baja yang terbuat dari titanium dan beratnya sekitar 400 pon (172 kg).

Pesawat tersebut diharapkan dapat mempelajari komposisi atmosfer planet hingga tahun 2025.