Юпітер приборкує сонячний вітер зовсім не так, як Земля: що з’ясували вчені

Космічний апарат NASA Juno отримав найдетальніші на сьогоднішній день вимірювання головної ударної хвилі Юпітера – великої межі, де сонячний вітер стикається з магнітним полем планети.

Спостереження показують, що Юпітер дає раду цій високоенергетичній взаємодії зовсім не так, як Земля, використовуючи складніше поєднання плазмових хвиль і менших ударних структур для уповільнення частинок, що надходять, пише УНІАН з посиланням на SciTechDaily.

Результати, які представила команда під керівництвом Університету Айови, також дають дослідникам наочний приклад фізики ударних хвиль, який може допомогти їм вивчати набагато більш енергетичні середовища, зокрема залишки зірок, що вибухнули.

Головна ударна хвиля утворюється, коли сонячний вітер – надзвуковий потік заряджених частинок, що виходить від Сонця, – стикається з магнітосферою планети. Зіткнення змушує частинки сповільнюватися, нагріватися та змінювати напрямок, перш ніж вони зможуть проникнути глибше в магнітне оточення планети.

На Землі цей процес відбувається головним чином на одній великій головній ударній хвилі. Ця межа допомагає відхиляти більшу частину сонячного вітру навколо планети, не дозволяючи йому безпосередньо взаємодіяти з верхніми шарами атмосфери.

Читати ще: Науковці дослідили, яка планета вплинула на формування Землі та всієї Сонячної системи

Головна ударна хвиля Юпітера діє в набагато екстремальніших умовах. У газового гіганта найбільша планетарна магнітосфера в Сонячній системі, що створює значно більшу область, де можуть взаємодіяти заряджені частинки, магнітні поля та плазмові хвилі.

Спостереження Juno показали, що головна ударна хвиля Юпітера містить плазмові хвилі, розподілені за кількома частотами, які дослідники називають гармоніками. Замість того щоб покладатися переважно на одну домінувальну частоту, як це відбувається на Землі, Юпітер, судячи з усього, використовує більш багатий спектр хвиль, здатний передавати енергію ширшому діапазону частинок, що надходять.

Ця взаємодія допомагає нагрівати й уповільнювати сонячний вітер, перш ніж він проникне глибше в магнітне середовище Юпітера.

«Юпітер знайшов власний спосіб приборкувати сонячний вітер – за допомогою плазмових хвиль, які сильніші й демонструють багатшу гармонічну структуру, – заявляє постдокторант кафедри фізики та астрономії Університету Айови та провідний автор дослідження Джаясрі Джозеф. – Це важливо, тому що за наявності кількох частот можна нагрівати більше частинок у сонячному вітрі та уповільнювати їх».

Читати ще: Чому Місяць щороку віддаляється від Землі: вчені назвали основні причини

Юпітер також, судячи з усього, починає впливати на сонячний вітер ще до того, як той досягає основної головної ударної хвилі планети. Juno виявив серію менших ділянок, які називаються шокетами (shocklets), що взаємодіють із частинками, які надходять, і поступово уповільнюють їх.

Земля не демонструє такого ж рівня складності. Її головна ударна хвиля виконує більшу частину роботи зі сповільнення та перенаправлення сонячного вітру.

«Землі не потрібно вживати цих додаткових заходів для обробки сонячного вітру, оскільки удар не такий потужний», – зазначає Білл Курт, науковий співробітник кафедри фізики та астрономії Університету Айови та співавтор дослідження, який бере участь у місії Juno з моменту її запуску у 2011 році.

Ударні хвилі також виникають у набагато більш енергетичних астрофізичних умовах, зокрема в залишках наднових. Ці структури, що розширюються, утворюються після вибуху певних зірок і здатні прискорювати частинки, перетворюючи величезні обсяги масового руху на тепло та інші форми енергії.

Юпітер не може відтворити всі умови навколо залишку наднової, але його головна ударна хвиля створює набагато ближче середовище, де дослідники можуть безпосередньо вимірювати деякі задіяні плазмові процеси.

«Оскільки ще потужніші ударні хвилі виникають навколо астрофізичних об’єктів, таких як залишки наднових, головна ударна хвиля Юпітера є близькою природною лабораторією для вивчення та розуміння того, як природа перетворює величезні обсяги енергії потоку на тепло та енергійні частинки», – заявляє Джозеф.

Результати ґрунтуються на даних, зібраних Juno у грудні 2024 року. Апарат обертається навколо Юпітера з липня 2016 року, неодноразово проходячи через ділянки, сформовані величезним магнітним полем планети.

Фізики Університету Айови спроєктували та побудували прилад Waves для апарата Juno, який вимірює радіо- та плазмові хвилі навколо Юпітера. Раніше космічні апарати підтверджували наявність головної ударної хвилі Юпітера, але саме Juno надав вимірювання, необхідні для розшифрування більш складних хвильових структур, що виникають усередині неї.

---

Підписуйтесь на наш Telegram-канал, аби першими дізнаватись найактуальніші новини Волині, України та світу

---