最新研究显示木星的X射线极光脉冲独立

时间：2021-07-17 10:52:06 来源：

天文学家利用ESA的XMM-Newton和NASA的钱德拉X射线观测台，发现木星强烈的北极和南方光线彼此独立地脉动。

这项发表在《自然天文学》上的研究发现，木星南极的高能X射线辐射持续每11分钟产生一次脉冲。同时，位于北极的光源不稳定：与南极无关，亮度增加和减小。

这种行为与地球的南北极光不同，后者在活动中大体上相互反映。其他类似的大型行星，例如土星，也不会产生任何可检测到的X射线极光，这使木星的发现特别令人困惑。

“我们没想到木星的X射线热点会独立发出脉冲，因为我们认为木星的活动将通过行星磁场来协调。我们需要对此进行进一步研究，以提出关于木星如何产生X射线极光的想法，而NASA的朱诺任务对此非常重要。”主要作者威廉·邓恩（英国UCL穆拉德太空科学实验室和哈佛大学-史密森尼中心美国天体物理学）。

自2016年到达木星以来，Juno任务一直在重写关于这颗巨大行星的许多已知信息，但该航天器上没有配备X射线仪。为了了解X射线极光的产生方式，研究小组希望将XMM-Newton和Chandra收集的X射线极光信息与Juno收集的数据相结合，从而探索产生木星极光的地区。

“如果我们可以开始将X射线特征与产生它们的物理过程联系起来，那么我们就可以使用这些特征来了解整个宇宙中的其他物体，例如褐矮星，系外行星甚至是中子星。这是迈向了解整个宇宙中X射线的非常有力且重要的一步，而只有在Juno与Chandra和XMM-Newton同时进行测量时，我们才有这一步。” William Dunn说。

朱诺可能有助于证明或反证的理论之一是，当行星的磁场与太阳风相互作用时，木星的极光会分开形成。研究小组怀疑磁场线会振动，从而产生波，这些波将带电粒子带向两极，并且这些波的速度和传播方向会发生变化，直到它们与木星大气碰撞，从而产生X射线脉冲。

作者利用2016年5月至6月以及2007年3月的XMM牛顿和钱德拉X射线观测站，制作了木星X射线发射图，并确定了每个极点的X射线热点。每个热点所覆盖的区域都比地球表面大得多。通过研究每种行为以识别行为模式，他们发现热点具有非常不同的特征。

“木星X射线热点的行为引发了有关这些极光产生的过程的重要问题。我们知道，太阳风离子与氧气和硫离子的结合来自最初来自木星月球Io的火山爆炸。但是，它们在产生X射线辐射中的相对重要性尚不清楚，”合著者Licia Ray博士（兰开斯特大学）解释说。

“在这些观测中，尤其是在朱诺就地进行测量时，我发现特别引人入胜的事实是，我们能够同时看到木星的两极，这是十年前一次难得的机会。比较两极的行为可以使我们了解到地球环境中发生的复杂的磁相互作用的更多信息。”合著者Graziella Branduardi-Raymont教授（UCL太空与气候物理学）总结道。

研究小组希望在接下来的两年中，结合X射线观察活动和朱诺（Juno）来追踪木星的两极活动，以了解这种先前未报道的行为是否司空见惯。

UCL和哈佛-史密森尼大学领导的研究还包括来自兰开斯特大学，南安普敦大学，美国宇航局马歇尔太空飞行中心，列日大学，波士顿大学，西南研究所（SwRI），喷气推进实验室，加州理工学院，麻省理工学院和庞蒂克西亚大学的研究人员科米利亚斯。它由科学技术设施理事会（STFC），欧空局，自然与环境研究理事会（NERC）和UCL资助。

出版物：W. R. Dunn等人，“木星北部和南部X射线极光的独立脉动”，《自然天文学》（2017）doi：10.1038 / s41550-017-0262-6

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