困扰科学家40年:木星X射线极光谜团被解开

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据国外媒体报道,中国科学院地质与地球物理研究所姚中华领导的一个国际研究团队近日解释了困扰科学家40年的木星X射线极光的成因。这些发现发表在2021年7月9日的《科学进步》杂志上,这是行星研究人员首次描述木星X射线极光耀斑的整个因果链。木星产生X射线极光耀斑的机制可能在X射线天文学中有潜在的应用价值。

困扰科学家40年:木星X射线极光谜团被解开-第1张图片-IT新视野

X射线极光光谱可以告诉我们,这些极光是由能量在MeV范围内的重离子产生的。但它们是如何形成的,以及为什么这些离子进入木星的大气层,以前都是未知的。

为了了解与木星极地辐射有关的能量过程,研究人员在过去4年里组织了一系列改变地球观测模式的活动,而欧空局的旗舰X射线天文台XMM Newton和美国航天局的Juno进行了现场测量。

利用这些工具,研究人员能够探测到这一现象背后的物理现象,并揭示了触发行星产生X射线极光的过程。

研究论文的第一作者姚中华指出:“这与地球上产生离子极光的过程惊人地相似,这表明尽管在时间、空间和能量尺度上存在着数量级的差异,但所有行星系统中的离子极光都有一个共同的产生机制。”

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这项研究的领导者之一伦敦大学学院的威尔莱姆•邓恩说:“我们在朱诺的数据中看到的是这一系列美丽的事件。我们知道极光离子储存在磁层中,磁层来自木星卫星木卫一的火山活动。在磁层,我们现在看到磁压缩发生,电磁离子回旋波被触发,离子,然后离子脉冲沿着磁力线移动。几分钟后,XMM看到一个X射线爆发

值得注意的是,木星的X射线极光耀斑通常与紫外线极光耀斑有关,紫外线是最常见的极光形式。事实上,后者的研究可能得益于通过这项研究获得的丰富的哈勃太空望远镜数据。“发现Jupiter的X射线过程可能对我们理解惊人的紫外线极光耀斑是有意义的,”该研究的联合作者丹尼斯和列日大学的GraveGrutt说。

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