已困擾科學家40年:木星X射線極光謎團被揭開

據媒體報導,由中國科學院地質與地球物理研究所堯中華領導的一個國際研究小組日前解釋了困擾科學家40年的木星X射線極光的成因。這些發現發表在了2021年7月9日的《Science Advances》上。 這是行星研究人員首次描述木星X射線極光耀斑的整個因果鏈。木星產生X射線極光耀斑的機理可能在X射線天文學中有著潛在的應用價值。

已困擾科學家40年:木星X射線極光謎團被揭開

X射線極光光譜可以告訴我們,這些極光是由能量在百萬電子伏特范圍內的重離子產生的。但它們是如何形成的以及為什麼這些離子會進入木星的大氣層此前卻都是未知的。

為了了解跟木星極地輻射相關的能量過程,研究人員在過去四年里組織了一系列改變地球觀測模式的活動,同時ESA旗艦X射線天文台XMM-Newton和NASA的朱諾號展開了現場測量。

通過利用這些工具,研究人員得以探測到這一現象背後的物理現象並揭示引發行星產生X射線極光的過程。

這項研究的論文第一作者堯中華指出:「這跟地球上產生離子極光的過程驚人地相似,這表明,盡管時間、空間和能量尺度上有數量級的不同,但所有行星系統中的離子極光都有具有共同的產生機制。」

已困擾科學家40年:木星X射線極光謎團被揭開

這項研究的負責人之一、倫敦大學學院的Willaim Dunn指出:「我們在朱諾號的數據中看到的是這一系列美麗的事件。我們知道極光離子儲存在磁層中,而這些磁層來源於木星衛星木衛一的火山活動。在磁層中,現在我們看到磁壓縮發生、電磁離子迴旋波被觸發、離子,然後離子脈沖沿著場線運動。幾分鍾後,XMM看到了X射線的爆發,」

值得注意的是,木星的X射線極光耀斑通常跟紫外線極光耀斑相關,而紫外線是最常見的極光形式。事實上,後者的研究可能會受益於通過這項研究獲得的豐富的哈勃太空望遠鏡數據。「木星X射線過程的發現可能對我們理解令人驚嘆的紫外光極光耀斑有意義,」該研究的論文合著者、來自列日大學的Denis Grodent說道。

來源:cnBeta