De mångfärgade linjerna i denna konceptuella bild representerar de magnetiska fältlinjerna som länkar Ios bana med Jupiters atmosfär. Radiovågor kommer ut från källan och fortplantar sig längs väggarna i en ihålig kon (grå området). Juno, dess bana representerad av den vita linjen som korsar konen, tar emot signalen när Jupiters rotation sveper den konen över rymdfarkosten. Kredit:NASA/GSFC/Jay Friedlander
Juno Waves-instrumentet "lyssnade" på radioutsändningarna från Jupiters enorma magnetfält för att hitta deras exakta platser.
Genom att lyssna på regnet av elektroner som strömmar till Jupiter från dess intensivt vulkaniska måne Io, forskare som använder NASA:s rymdfarkost Juno har hittat vad som utlöser de kraftfulla radioutsläppen inom monsterplanetens gigantiska magnetfält. Det nya resultatet kastar ljus över beteendet hos de enorma magnetfält som genereras av gasjätteplaneter som Jupiter.
Jupiter har den största, det kraftfullaste magnetfältet av alla planeter i vårt solsystem, med en styrka vid källan omkring 20, 000 gånger starkare än jordens. Den stöts av solvinden, en ström av elektriskt laddade partiklar och magnetfält som ständigt blåser från solen. Beroende på hur hårt solvinden blåser, Jupiters magnetfält kan sträcka sig utåt så mycket som två miljoner miles (3,2 miljoner kilometer) mot solen och sträcka sig mer än 600 miljoner miles (över 965 miljoner kilometer) bort från solen, så långt som till Saturnus bana.
Jupiter har flera stora månar som kretsar inom sitt massiva magnetfält, med Io som närmast. Io är fångad i en gravitationell dragkamp mellan Jupiter och de närliggande två av dessa andra stora månar, som genererar intern värme som driver hundratals vulkanutbrott över dess yta.
Dessa vulkaner släpper tillsammans ett ton material (gaser och partiklar) per sekund ut i rymden nära Jupiter. En del av detta material delas upp i elektriskt laddade joner och elektroner och fångas snabbt av Jupiters magnetfält. När Jupiters magnetfält sveper förbi Io, elektroner från månen accelereras längs magnetfältet mot Jupiters poler. Längs deras väg, dessa elektroner genererar "dekameter" radiovågor (så kallade dekametriska radioemissioner, eller DAM). Juno Waves-instrumentet kan "lyssna" på denna radioemission som de regnande elektronerna genererar.
Forskarna använde Juno Waves-data för att identifiera de exakta platserna inom Jupiters enorma magnetfält där dessa radioemissioner har sitt ursprung. Dessa platser är där förhållandena är precis lagom för att generera radiovågor; de har rätt magnetfältstyrka och rätt täthet av elektroner (inte för mycket och inte för lite), enligt teamet.
Den här bearbetade bilden av Io av New Horizons visar den 290 kilometer höga (180 mil höga) plymen av vulkanen Tvashtar nära Ios nordpol. Syns också Prometheus-vulkanens mycket mindre plym i riktningen klockan 9. Toppen av Masubi-vulkanens plym visas som en oregelbunden ljus fläck nära botten. Kredit:NASA/JHUAPL/SwRI
"Radioemissionen är sannolikt konstant, men Juno måste vara på rätt plats för att lyssna, " sa Yasmina Martos från NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, och University of Maryland, College Park.
Radiovågorna kommer ut från källan längs väggarna i en ihålig kon som är i linje med och kontrolleras av styrkan och formen på Jupiters magnetfält. Juno tar emot signalen endast när Jupiters rotation sveper den konen över rymdfarkosten, på samma sätt lyser en fyrfyr kort på ett fartyg till havs. Martos är huvudförfattare till en artikel om denna forskning som publicerades i juni 2020 i Journal of Geophysical Research:Planeter .
Data från Juno gjorde det möjligt för teamet att beräkna att energin hos elektronerna som genererade radiovågorna var mycket högre än tidigare uppskattat, så mycket som 23 gånger större. Också, elektronerna behöver inte nödvändigtvis komma från en vulkanisk måne. Till exempel, de kan vara i planetens magnetfält (magnetosfären) eller komma från solen som en del av solvinden, enligt teamet.
