بالإضافة إلى كونه أكبر وأضخم كوكب في نظامنا الشمسي ، فإن كوكب المشتري هو أيضًا أحد أكثر أجسامه غموضًا. يتضح هذا بالتأكيد عندما يتعلق الأمر بالشفق القطبي القوي لكوكب المشتري ، والذي يشبه في بعض النواحي تلك الموجودة على الأرض. في السنوات الأخيرة ، سعى علماء الفلك إلى دراسة الأنماط في الغلاف الجوي والغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري لشرح كيفية عمل نشاط الشفق القطبي على هذا الكوكب ..
على سبيل المثال ، فريق دولي بقيادة باحثين من جامعة كلية لندن البيانات المجمعة مؤخرًا منجونوالتحقيق بأرصاد الأشعة السينية لتمييز شيء مثير للاهتمام حول الشفق القطبي الشمالي والجنوبي لكوكب المشتري. وفق دراستهم الذي تم نشره في العدد الحالي من المجلة العلميةطبيعة سجية -وُجد أن الشفق القطبي للأشعة السينية لكوكب المشتري ينبض بشكل مستقل عن بعضه البعض.
الدراسة بعنوان ' النبضات المستقلة للشفق القطبي الشمالي والجنوبي للأشعة السينية لكوكب المشتري '، بقيادة ويليام ريتشارد دن - عالم فيزياء مع مختبر مولارد لعلوم الفضاء و مركز علوم الكواكب في UCL . يتألف الفريق أيضًا من باحثين من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) ، و معهد الجنوب الغربي للبحوث (SwRI) ومركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا ومختبر الدفع النفاث ومؤسسات بحثية متعددة.
كوكب المشتري له شفق قطبي مذهل ، مثل هذا المنظر الذي التقطه تلسكوب هابل الفضائي. الائتمان: وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية وجيه نيكولز (جامعة ليستر)
كما ذكرنا سابقًا ، فإن الشفق القطبي للمشتري يشبه إلى حد ما شفق الأرض ، من حيث أنه ناتج أيضًا عن جسيمات مشحونة من الشمس (تُعرف أيضًا باسم 'الرياح الشمسية') تتفاعل مع المجال المغناطيسي للمشتري. وبسبب الطريقة التي يتم بها تنظيم المجالات المغناطيسية لكوكب المشتري والأرض ، يتم توجيه هذه الجسيمات إلى المناطق القطبية الشمالية والجنوبية ، حيث تتأين في الغلاف الجوي. ينتج عن هذا عرض ضوئي جميل يمكن رؤيته من الفضاء.
في الماضي ، تم رصد الشفق القطبي حول أقطاب المشتري بواسطة وكالة ناسا مرصد شاندرا للأشعة السينية وبواسطة تلسكوب هابل الفضائي . كان التحقيق في هذه الظاهرة والآليات الكامنة وراءها أيضًا أحد أهدافجونوالمهمة ، والتي هي حاليًا في وضع مثالي لدراسة أقطاب المشتري. مع كل مدار يصنعه المسبار ، فإنه يمر من أحد أقطاب المشتري إلى الآخر - وهي مناورة تُعرف باسم نقطة الحضيض.
من أجل دراستهم ، اضطر الدكتور دن وفريقه إلى الرجوع إلى البيانات من وكالة الفضاء الأوروبية XMM- نيوتن ومراصد شاندرا للأشعة السينية التابعة لوكالة ناسا. هذا يرجع إلى حقيقة أنه في حين أنه قد حصل بالفعل على صور وبيانات رائعة عن الغلاف الجوي لكوكب المشتري ، فإنجونولا يحتوي المسبار على أداة للأشعة السينية على متنه. بمجرد فحص بيانات الأشعة السينية ، لاحظ الدكتور دن وفريقه فرقًا بين الشفق القطبي الشمالي والجنوبي لكوكب المشتري.
في حين أن انبعاثات الأشعة السينية في القطب الشمالي كانت غير منتظمة وتتزايد وتتناقص في السطوع ، تنبض الانبعاثات الموجودة في القطب الجنوبي باستمرار مرة واحدة كل 11 دقيقة. في الأساس ، حدث الشفق بشكل مستقل عن بعضهما البعض ، وهو يختلف عن الطريقة التي يتصرف بها الشفق القطبي على الأرض - أي يعكس كل منهما الآخر من حيث نشاطه. كما أوضح الدكتور دن في UCL الأخير خبر صحفى :
'لم نتوقع أن نرى البقع الساخنة للأشعة السينية على كوكب المشتري تنبض بشكل مستقل لأننا اعتقدنا أن نشاطها سيتم تنسيقه من خلال المجال المغناطيسي للكوكب. نحن بحاجة إلى مزيد من الدراسة لتطوير أفكار حول كيفية إنتاج كوكب المشتري للشفق القطبي للأشعة السينية ومهمة جونو التابعة لناسا مهمة حقًا لهذا الغرض '.
أجريت ملاحظات الأشعة السينية بين مايو ويونيو 2016 ومارس 2017. وباستخدام هذه ، أنتج الفريق خرائط لانبعاثات الأشعة السينية لكوكب المشتري وحدد النقاط الساخنة في كل قطب. تغطي النقاط الساخنة مساحة أكبر من مساحة سطح الأرض. من خلال دراستها ، تمكن الدكتور دن وزملاؤه من تحديد أنماط السلوك التي تشير إلى أنهم يتصرفون بشكل مختلف عن بعضهم البعض.
بطبيعة الحال ، كان الفريق يتساءل ما الذي يمكن أن يفسر ذلك. أحد الاحتمالات التي يقترحونها هو أن خطوط المجال المغناطيسي للمشتري تهتز ، وتنتج موجات تحمل الجسيمات المشحونة نحو القطبين. يمكن أن تكون سرعة واتجاه هذه الجسيمات عرضة للتغيير بمرور الوقت ، مما يؤدي في النهاية إلى اصطدامها مع الغلاف الجوي لكوكب المشتري وتوليد نبضات الأشعة السينية.
كما أوضح الدكتور ليسيا راي ، الفيزيائي من جامعة لانكستر والمؤلف المشارك في الورقة:
'يثير سلوك النقاط الساخنة للأشعة السينية على كوكب المشتري أسئلة مهمة حول العمليات التي تنتج هذه الشفق القطبي. نحن نعلم أن مزيجًا من أيونات الرياح الشمسية وأيونات الأكسجين والكبريت ، والتي نشأت في الأصل من الانفجارات البركانية من قمر المشتري ، آيو ، متضمنة. ومع ذلك ، فإن أهميتها النسبية في إنتاج انبعاثات الأشعة السينية غير واضحة '.
وكما أشارت Graziella Branduardi-Raymont - أستاذة من قسم فيزياء الفضاء والمناخ بجامعة UCL ومؤلف مشارك آخر في الدراسة - فإن هذا البحث يدين بوجوده إلى بعثات متعددة. ومع ذلك ، كانت هذه هي طبيعة التوقيت المثالي لـجونوالمهمة ، التي كانت قيد التشغيل حول كوكب المشتري منذ 5 يوليو 2016 ، والتي جعلت هذه الدراسة ممكنة.
تُظهر الصور المركبة من مرصد شاندرا للأشعة السينية وتلسكوب هابل الفضائي الشفق القطبي للأشعة السينية شديد النشاط في كوكب المشتري. الائتمان: الأشعة السينية: NASA / CXC / UCL / STScI / W.Dunn et al.
'ما أجده آسرًا بشكل خاص في هذه الملاحظات ، خاصة في الوقت الذي يقوم فيه جونو بإجراء قياسات في الموقع ، هو حقيقة أننا قادرون على رؤية قطبي المشتري في وقت واحد ، وهي فرصة نادرة حدثت آخر مرة منذ عشر سنوات ،' قالت. 'تتيح لنا مقارنة السلوكيات في القطبين معرفة المزيد عن التفاعلات المغناطيسية المعقدة التي تحدث في بيئة الكوكب.'
بالنظر إلى المستقبل ، يأمل الدكتور دن وفريقه في دمج بيانات الأشعة السينية من XMM-Newton و Chandra مع البيانات التي تم جمعها بواسطةجونومن أجل الحصول على فهم أفضل لكيفية إنتاج الشفق القطبي للأشعة السينية. يأمل الفريق أيضًا في متابعة نشاط قطبي المشتري خلال العامين المقبلين باستخدام بيانات الأشعة السينية جنبًا إلى جنب معجونو.في النهاية ، يأملون في معرفة ما إذا كانت هذه الشفق القطبي شائعًا أم حدثًا غير عادي.
قال الدكتور دن: 'إذا تمكنا من البدء في ربط توقيعات الأشعة السينية بالعمليات الفيزيائية التي تنتجها ، فيمكننا استخدام هذه التوقيعات لفهم الأجسام الأخرى عبر الكون مثل الأقزام البنية والكواكب الخارجية أو ربما حتى النجوم النيوترونية'. . 'إنها خطوة قوية ومهمة جدًا نحو فهم الأشعة السينية في جميع أنحاء الكون ، وهي خطوة لم نحصل عليها إلا أثناء إجراء جونو للقياسات في وقت واحد مع Chandra و XMM-Newton.'
في العقد المقبل ، اقترحت وكالة الفضاء الأوروبية مستكشف أقمار كوكب المشتري الجليدي من المتوقع أيضًا أن يوفر مسبار (JUICE) معلومات قيمة عن الغلاف الجوي والمغناطيسي لكوكب المشتري. بمجرد وصولها إلى نظام جوفيان في عام 2029 ، ستراقب أيضًا الشفق القطبي للكوكب ، وذلك أساسًا حتى تتمكن من دراسة تأثيرها على أقمار الجليل (أنا ، يوروبا ، جانيميد وكاليستو).
قراءة متعمقة: UCL و هذه و علم الفلك الطبيعي
