حصل العلماء على رؤية جديدة لمصدر الطاقة الفريد للعديد من الشفق القطبي ، أكثر الشفقات إثارة ونشاطًا في المجموعة الشمسية. كشفت المراقبة الموسعة للكوكب العملاق باستخدام مرصد تشاندرا للأشعة السينية التابع لناسا وجود جسيمات عالية الشحن تصطدم في الغلاف الجوي فوق أقطابها.
أظهرت أطياف الأشعة السينية التي تم قياسها بواسطة شاندرا أن النشاط الشفقي تم إنتاجه بواسطة أيونات الأكسجين والعناصر الأخرى التي تم تجريدها من معظم إلكتروناتها. هذا يعني أن هذه الجسيمات قد تم تسريعها إلى طاقات عالية في بيئة تقدر بملايين فولت فوق أقطاب الكوكب. يشير وجود هذه الأيونات النشطة إلى أن سبب العديد من الشفق الهوائي للمشتري يختلف عن الشفق الذي يتم إنتاجه على الأرض أو زحل.
قال رون إلسنر ، من مركز ناسا مارشال للفضاء في هانتسفيل ، ألاباما ، ومؤلف رئيسي في مؤخرًا: "لم تستكشف المركبة الفضائية المنطقة الواقعة فوق أقطاب المشتري ، لذا توفر الأشعة السينية إحدى الطرق القليلة لاستكشاف تلك البيئة". ورقة منشورة تصف هذه النتائج في مجلة البحوث الجيوفيزيائية. "ستساعد هذه النتائج العلماء على فهم آلية إنتاج الطاقة من الشفق الهوائي للمشتري ، وهي أقوى ألف مرة من تلك الموجودة على الأرض".
الجهد الكهربائي حوالي 10 مليون فولت ، والتيارات 10 مليون أمبير - مائة مرة أكبر من أقوى صواعق البرق - مطلوبة لتفسير ملاحظات الأشعة السينية. تفسر هذه الفولتية أيضًا الانبعاث الراديوي من الإلكترونات النشطة التي لوحظت بالقرب من المشتري بواسطة المركبة الفضائية يوليسيس.
على الأرض ، تُثار الشفق بواسطة العواصف الشمسية للجسيمات النشطة ، التي تزعج المجال المغناطيسي للأرض. يمكن أن تنتج عن جزيئات الشمس أيضًا الشفق على المشتري ، ولكن على عكس الأرض ، للمشتري طريقة أخرى لإنتاج الشفق. الدوران السريع للمشتري ، والمجال المغناطيسي الشديد ، ومصدر وفير من الجسيمات من قمره النشط البركاني ، Io ، يخلق خزانًا ضخمًا من الإلكترونات والأيونات. هذه الجسيمات المشحونة ، المحاصرة في المجال المغناطيسي للمشتري ، تتسارع باستمرار إلى الغلاف الجوي فوق المناطق القطبية حيث تتصادم مع الغازات لإنتاج الشفق ، والتي تكون دائمًا نشطة تقريبًا على المشتري.
إذا كانت الجسيمات المسؤولة عن الشفق تأتي من الشمس ، فيجب أن تكون مصحوبة بعدد كبير من البروتونات ، والتي كانت ستنتج شفقًا شديدًا فوق بنفسجي. أظهرت ملاحظات هابل للأشعة فوق البنفسجية التي تم إجراؤها خلال فترة مراقبة شاندرا ضعف إحراق الأشعة فوق البنفسجية نسبيًا. تشير بيانات شاندرا وهابل المدمجة إلى أن هذا النشاط الشفقي كان ناتجًا عن تسارع أيونات الأكسجين المشحونة والعناصر الأخرى المحصورة في المجال المغناطيسي القطبي فوق الغلاف الجوي للمشتري.
راقب شاندرا كوكب المشتري في فبراير 2003 لأربع دورات للكوكب (حوالي 40 ساعة) أثناء النشاط الشفقي المكثف. وقد رافقت ملاحظات شاندرا هذه ، المأخوذة بمطياف التصوير المتقدم CCD ، ساعة ونصف ساعة من رصدات تلسكوب هابل الفضائي بأطوال موجات فوق بنفسجية.
ضم فريق البحث أيضًا نوي لوغاز ، وهنتر وايتي ، وطارق مجيد (جامعة ميشيغان ، آن أربور) ، وتوماس كرافنز (جامعة كانساس ، لورانس) ، راندي غلادستون (معهد جنوب غرب الأبحاث ، سان أنطونيو ، تكساس) ، بيتر فورد (ماساتشوستس). معهد التكنولوجيا ، كامبريدج) ، دينيس جرودينت (جامعة لييج ، بلجيكا) ، أنيل بهاردواج (مركز مارشال لرحلات الفضاء) وروبرت ماكدويل ومايكل ديش (مركز جودارد لرحلات الفضاء ، جرينبيلت ، ماريلاند).
يدير مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا ، هانتسفيل ، ألاسكا ، برنامج شاندرا لمكتب ناسا لعلوم الفضاء ، واشنطن. كان نورثروب غرومان من شاطئ ريدوندو ، كاليفورنيا ، المعروف سابقًا باسم TRW، Inc. ، مقاول التطوير الرئيسي للمرصد. يتحكم مرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في العلوم وعمليات الطيران من مركز شاندرا للأشعة السينية في كامبريدج ، ماساتشوستس.
تتوفر معلومات وصور إضافية على: http://chandra.harvard.edu و http://chandra.nasa.gov
المصدر الأصلي: بيان صحفي شاندرا
