4025
Фізики Університету Айови за допомогою зонда NASA Juno отримали найдетальніші на сьогодні спостереження так званої ударної хвилі Юпітера — межі, де надзвуковий потік заряджених частинок від Сонця стикається з магнітним полем планети. Як пише SciTechDaily, виявилося, що газовий гігант «керує» сонячним вітром значно складніше, ніж Земля.
Ударна хвиля формується там, де сонячний вітер врізається в магнітосферу планети. Частинки різко сповільнюються, нагріваються і змінюють напрямок, перш ніж проникнути глибше в магнітне оточення. Для Землі цей процес переважно відбувається на одній великій ударній хвилі, яка відхиляє більшу частину потоку навколо планети, захищаючи атмосферу.
Найбільша магнітосфера Сонячної системи — інші правила гри
У Юпітера ситуація значно екстремальніша. Це найбільша планета Сонячної системи з найбільшою планетарною магнітосферою, тож область взаємодії заряджених частинок, магнітних полів і плазмових хвиль тут набагато ширша.
Спостереження Juno показали, що ударна хвиля Юпітера насичена плазмовими хвилями різних частот, які дослідники описують як «гармоніки». Якщо в земних умовах головну роль відіграє переважно одна домінуюча частота, то Юпітер працює з цілим спектром хвиль, здатних передавати енергію ширшому діапазону частинок сонячного вітру.
Таке багаточастотне «збурення» допомагає сильніше нагрівати й ефективніше сповільнювати потік до того, як він заглибиться в магнітне середовище планети. За словами Джаясрі Джозеф (Jayasri Joseph), постдокторантки кафедри фізики й астрономії в Айові та провідної авторки роботи, Юпітер «знайшов власний спосіб» впоратися із сонячним вітром за допомогою потужніших плазмових хвиль зі складнішою гармонічною структурою. Наявність багатьох частот означає можливість нагрівати й гальмувати більшу кількість частинок.
«Шоклети» — дрібні бар’єри перед головною ударною хвилею
Ще одна відмінність від Землі полягає в тому, що Юпітер починає «обробляти» сонячний вітер ще до досягнення основної ударної хвилі. Дані Juno показали серію менших регіонів, які дослідники назвали shocklets — «шоклетами». Це локальні ударні структури, що поетапно взаємодіють із вхідним потоком і поступово його сповільнюють.
На Землі такого рівня дрібномасштабної складності не спостерігають: головну роботу з гальмування та перенаправлення сонячного вітру виконує єдина велика ударна хвиля. Співавтор дослідження Білл Керт (Bill Kurth) з Університету Айови зазначає, що нашій планеті не потрібно вдаватися до подібних «додаткових кроків», бо удар сонячного вітру тут суттєво слабший.
Природна лабораторія для екстремальних космічних ударних хвиль
Ударні хвилі існують і в набагато енергійніших астрофізичних середовищах — наприклад, у залишках наднових. Після вибуху деяких зір утворюються розширювані структури, що здатні розганяти частинки та перетворювати колосальну енергію потоку на тепло й інші форми енергії.
Юпітер, звісно, не відтворює повністю умови поблизу залишку наднової, однак його ударна хвиля дає дослідникам значно ближчий і доступніший приклад подібної фізики. Тут можна безпосередньо вимірювати плазмові процеси, які у віддаленіших об’єктах поки що спостерігаються лише опосередковано.
За словами Джозеф, через те, що ще потужніші ударні хвилі виникають навколо астрофізичних об’єктів на кшталт залишків наднових, ударна хвиля Юпітера служить «природної лабораторією поруч», де можна досліджувати, як природа перетворює величезні обсяги енергії потоку на тепло та високоенергетичні частинки.
Роль місії Juno та приладу Waves
Висновки базуються на даних, які Juno зібрав у грудні 2024 року. Апарат обертається навколо Юпітера з липня 2016 року, багаторазово проходячи через області, сформовані потужним магнітним полем планети.
Фізики з Університету Айови спроєктували й побудували прилад Waves на борту Juno. Він вимірює радіохвилі та плазмові хвилі в околі Юпітера. Попередні місії підтвердили існування ударної хвилі планети, але саме Juno надав достатньо детальні дані, щоб «розгледіти» складну структуру хвиль і шоклетів усередині неї.
Робота з описом цих спостережень опублікована в журналі Nature Communications під назвою «Plasma wave observations from Juno spacecraft at the Jovian bow shock». Дослідження підтримало фінансування NASA.
Юпітер гальмує сонячний вітер складнішими хвилями та «шоклетами» з’явилася спочатку на Цікавості.
