Erráticas auroras de rayos X en Júpiter

Se han detectado brillos polares en muchos lugares del universo, desde planetas y lunas hasta estrellas, enanas marrones y muchos otros objetos cósmicos. Estos bellos espectáculos se deben al choque de corrientes de partículas atómicas cargadas eléctricamente —electrones e iones— con las capas de la atmósfera que rodean un planeta, una luna o una estrella. Las auroras de la Tierra tienden a reflejarse entre sí: cuando brillan en el polo norte, normalmente también lo hacen en el polo sur.

Se esperaba que sucediese lo mismo en otro lugares, pero un nuevo estudio recién publicado en Nature Astronomy revela que las auroras de Júpiter no se encuentran tan coordinadas.

El estudio empleó los observatorios espaciales de rayos X XMM-Newton de la ESA y Chandra de la NASA para examinar los rayos X de alta energía producidos por las auroras en los polos del gigante gaseoso. Aunque se vio que las auroras al sur del planeta pulsaban de forma coherente cada 11 minutos, las del polo norte se comportaban de forma caótica.

“Estas auroras no parecen actuar al unísono, como estamos acostumbrados a que hagan aquí en la Tierra”, explica el autor principal del artículo William Dunn, del Laboratorio de Ciencia Espacial Mullard del University College London (Reino Unido) y del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (EE. UU.).

“Creíamos que la actividad estaría coordinada por medio del campo magnético de Júpiter, pero el comportamiento detectado es realmente desconcertante”. 

“Resulta aún más extraño si tenemos en cuenta que Saturno —otro gigante gaseoso— no produce auroras de rayos X que podamos detectar, por lo que surgen algunas preguntas cuya respuesta aún no tenemos clara”.

“En primer lugar, ¿cómo es posible que Júpiter produzca auroras de rayos X brillantes y energéticas si su vecino no lo hace? Y, en segundo, ¿cómo se producen en cada polo de forma independiente?”

Con los datos disponibles, William y sus colegas identificaron y cartografiaron los puntos calientes de rayos X en los polos de Júpiter. Cada uno de estos puntos abarca un área equivalente a la mitad de la superficie terrestre.

Además de las dudas sobre cómo se producen las auroras en el cosmos, el hecho de que las de Júpiter pulsen de forma independiente sugiere que aún queda mucho que aprender sobre cómo el propio planeta produce algunas de sus emisiones más energéticas.

La influencia magnética de Júpiter es enorme; la región del espacio dominada por el campo magnético joviano —la magnetosfera— es unas 40 veces mayor que la de la Tierra y se encuentra inmersa en plasma altamente energético. En los límites exteriores de dicha región, las partículas atómicas cargadas, procedentes en última instancia de erupciones volcánicas en la luna joviana Io, interactúan con la frontera magnética entre la magnetosfera y el espacio interplanetario. Estas interacciones generan fenómenos intensos, incluidas las auroras. 

“Las partículas cargadas tienen que chocar con la atmósfera de Júpiter a velocidades excepcionalmente altas como para generar los pulsos de rayos X que hemos visto. Aún no entendemos qué procesos son los que lo causan, pero estas observaciones indican que actúan de forma independiente en los hemisferios norte y sur”, añade Licia Ray, de la Universidad de Lancaster (Reino Unido) y coautora del estudio. 

La asimetría en los brillos del norte y el sur de Júpiter también sugiere que muchos objetos cósmicos con auroras conocidas —exoplanetas, estrellas de neutrones, enanas marrones y otros cuerpos en rápida rotación— podrían producir una aurora muy distinta en cada polo. 

Futuros estudios de las auroras de Júpiter ayudarán a comprender mejor los fenómenos que acontecen en el planeta. En los próximos dos años hay previstas campañas de observación con monitorización de rayos X por parte de XMM-Newton y Chandra, así como observaciones simultáneas de la sonda Juno de la NASA, que comenzó a orbitar Júpiter a mediados de 2016.

La misión Juice la ESA llegará al planeta en 2029 para investigar su atmósfera y su magnetosfera. También observará las auroras y, en particular, el efecto que tienen en ellas los satélites galileanos.

“Se trata de un hallazgo revolucionario, que no habría sido posible sin el observatorio XMM-Newton de la ESA”, añade Norbert Schartel, científico de la ESA para el proyecto XMM-Newton.

“El observatorio espacial ha sido clave para este estudio, al proporcionar datos exhaustivos a una alta resolución espectral para que el equipo pudiera explorar los vívidos colores de las auroras y obtener detalles sobre las partículas implicadas: si se mueven rápido, si se trata de iones de oxígeno o azufre, etc.”.

“Las observaciones coordinadas como esta, en las que colaboran telescopios como XMM-Newton, Chandra y Juno, son clave para explorar y entender aún mejor los entornos y fenómenos del Universo, así como los procesos que desencadenan”. 

Nota para los editores

El estudio ha sido presentado en el artículo  “The Independent Pulsations of Jupiter’s Northern and Southern X-ray Auroras,” de W.R. Dunn et al., publicado en la revista Nature Astronomy el 30 de octubre de 2017. El autor principal cuenta con el apoyo de la  ESA Network/Partnering Initiative fellowship. 

Aqui se puede obtener más información sobre el telescopio espacial XMM-Newton de la ESA.

La misión Cluster de la ESA estudió in situ los procesos de aceleración de las auroras terrestres en 2008 y 2009, y la misión conjunta de la ESA y China Smile observará las auroras de la Tierra a partir de 2022. 

Para más información:

William Dunn
UCL Mullard Space Science Laboratory, UK
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA
Tel: +44 (0) 7818872022
Email: w.dunn@ucl.ac.uk

Licia Ray
Lancaster University, UK
Email: licia.ray@lancaster.ac.uk

Norbert Schartel
XMM-Newton Project Scientist
European Space Agency
Email: norbert.Schartel@esa.int

Oficina de Comunicación de ESAC
 Email: comunicacionesac@esa.int