Астрономія
Астрономія

«Юнона» зафіксувала біля Юпітера важкі іони з високою енергією

«Юнона» обертається ближче до Юпітера, ніж будь-який з космічних апаратів, і завдяки цьому може досліджувати радіаційні пояси планети. У внутрішній частині поясу релятивістських електронів навігаційна камера зонда зафіксувала іони з атомною масою, яка дорівнює масі сірки, та енергіями порядка гігаелектронвольт. Це найбільш енергійні частинки, зафіксовані «Юноною». Стаття про це доступна у журналі Journal of Geophysical Research: Planets.

Наближення до Юпітера «Юнони» у порівнянні з наближеннями «Піонер-11» та «Галілео». M. Stetson, D. Santos-Costa, J. Arballo, H.N. Becker

Наближення до Юпітера «Юнони» у порівнянні з наближеннями «Піонер-11» та «Галілео». M. Stetson, D. Santos-Costa, J. Arballo, H.N. Becker

На якій орбіті навколо Юпітера обертається «Юнона»?

«Юнона» досліджує Юпітер з 2016 року та обертається навколо планети на витягнутій орбіті, пролітаючи над її полюсами. У найближчій точці відстань між зондом та планетою складає 1,05 радіуса Юпітера (3400 кілометрів над шаром атмосфери Юпітера, у якому тиск становить один бар). Така конфігурація дозволила вперше детально вивчити внутрішні радіаційні пояси Юпітера. У результаті апарат відкрив існування екваторіального радіаційного поясу із сотнями іонів з енергією порядка кілоелектронвольт між атмосферою та кільцями Юпітера, а також встановити, що потоки електронів з енергіями більше 10 мегаелектронвольт у внутрішній частині релятивістського електронного поясу Юпітера на порядок нижчі, ніж передбачалося. Раніше інформацію про заряджені частинки у радіаційних поясах планети збирали лише місії «Піонер-11» (у 1974 році) та «Галілео» (у 1995 році), однак жодна з них не наближалася до планети так близько.

Що зафіксував зонд?

У період з 2016 по 2019 роки навігаційна камера «Юнони» Stellar Reference Unit зафіксувала шуми на зображеннях у внутрішній частині поясу електронів, які відрізнялися від звичних сигналів. Так, ці підписи іонізації були дуже компактними та збурили лише кілька пікселей, однак сигнали відповідали енергіям 0,2–0,7 мегаелектронвольт на піксекль. Вони були у 100 разів яскравіші, ніж типові сигнали від електронів, які фіксуються камерою, і в 10 разів яскравіші, ніж сигнали протонів. Іони, важчі за сірку, занадто сильно іонізуються, щоб генерувати будь-який із цих сигналів. Дослідники дійшли висновку, що сірка є найважчим з можливих елементів і сполук, які могли лишити ці сигнали, але вона може генерувати лише найяскравіші з них. Можливо, сигнали створили кілька елементів від гелію до кисню. Найвища енергія зафіксованих іонів могла становити до 10 гігаелектронвольт на нуклон.

Анімація проникнення частинок у камеру зонда і те, як це відображається на зроблених нею зображеннях. NASA, JPL-Caltech

Анімація проникнення частинок у камеру зонда і те, як це відображається на зроблених нею зображеннях. NASA, JPL-Caltech

Дослідники дійшли висновку, що ці іони стабільно захоплені на лініях магнітного поля Юпітера, які перетинають гало планети і одне з його кілець, павутинне кільце Аматеї. Частинки знаходяться на відстані 1,12–1,41 радіусів Юпітера, між 18 та 46 градусів магнітної широти. Можливо, популяція цих частинок може походити від взаємодій між галактичними космічними променями та атмосферою Юпітера або кільцевим матеріалом. ЇЇ існування також можна пояснити внутрішнім радіальним транспортом десятків важких іонів з енергіями у кілоелектронвольт із зовнішньої магнітосфери.

Місця фіксації важких іонів. M.J. Brennan, D. Santos-Costa, H.N. Becker, J. Arballo.

Місця фіксації важких іонів. M.J. Brennan, D. Santos-Costa, H.N. Becker, J. Arballo.

Таким чином, це найбільш енергійні частинки, виявлені «Юноною». За великої кількості такі іони здатні спричинити помилки в роботі систем зонда. Знання про розташування цих іонних зон важливе для безпечного проєктування майбутніх місій на Юпітер і для розуміння того, як радіаційні пояси утворюються навколо планет-гігантів.