La aurora del norte de Júpiter está organizando un espectáculo de luces más dinámico y desconcertante de lo que los científicos esperaban. Las nuevas observaciones del telescopio espacial James Webb (JWST) revelan que las auroras del gigante de gas pueden parpadear y cambiar en segundos, desafiando la comprensión previa de cómo se comportan estas muestras de luz masiva.
Los hallazgos, publicados el 12 de mayo en Nature Communications, comparan observaciones infrarrojas simultáneas y ultravioletas de las auroras de Júpiter, ofreciendo una visión sin precedentes de la atmósfera superior del planeta y el campo magnético.
“Qué regalo de Navidad fue, ¡me dejó impresionado!” dijo Jonathan Nichols de la Universidad de Leicester, quien dirigió el equipo de investigación. “Queríamos ver qué tan rápido cambian las auroras, esperando que se desvaneciera de manera pesada, tal vez más de un cuarto de hora más o menos. En cambio, observamos que toda la región auroral se esfuerza y aparece con luz, a veces variando por la segunda”.
Seguimiento de las luces parpadeantes
Utilizando la cámara de infrarrojo cercano de Webb, los investigadores capturaron imágenes de las emisiones aurorales del norte de Júpiter el 25 de diciembre de 2023, con una resolución de tiempo de 3 segundos sin precedentes, aproximadamente 100 veces más rápido que las observaciones terrestres típicas.
El estudio se centró en las emisiones del ion de trihidrógeno (H3+), lo que juega un papel clave en el equilibrio energético atmosférico de Júpiter. Estos iones se forman cuando las partículas energéticas aceleradas en la magnetosfera de Júpiter chocan con moléculas en la atmósfera superior.
El equipo de investigación estimó que H3+ tiene una vida sorprendentemente corta de solo 150 segundos en Aurora de Júpiter, mucho más breve que las estimaciones anteriores de 10-15 minutos. Esta vida más corta significa que la aurora puede responder mucho más rápidamente a los cambios en la magnetosfera de Júpiter de lo que se pensaba anteriormente.
Patrones de brillo desconcertantes
Las observaciones revelaron varias características inesperadas, incluida una brillante “región activa del anochecer” (DAR) que brilla intensamente en la luz infrarroja pero tiene poca contraparte en las observaciones ultravioleta.
“Curiosamente, la luz más brillante observada por Webb no tenía una contraparte real en las imágenes de Hubble”, señaló Nichols. “Esto nos ha dejado rascándonos la cabeza. Para causar la combinación de brillo que se ve tanto por Webb como por Hubble, necesitamos tener una combinación aparentemente imposible de grandes cantidades de partículas de muy baja energía que golpean la atmósfera, ¡como una tempestad de llovizna! Todavía no entendemos cómo sucede esto”.
Las observaciones simultáneas de Webb y Hubble revelaron que, si bien algunas características aurorales aparecen en ambas longitudes de onda, otras son exclusivas de la luz infrarroja o ultravioleta.
Pulsos de rápido movimiento
El equipo también descubrió los rápidos pulsos aurorales (REAPS) que viajan hacia el este: ondas de luz que se mueven a aproximadamente 60 km por segundo, o aproximadamente 20 veces la tasa de rotación de Júpiter. Estos pulsos tienen un período de aproximadamente 1.6 minutos y pueden estar conectados a ondas electromagnéticas en la magnetosfera de Júpiter.
Se observaron pulsaciones rápidas similares propagando a lo largo de la “cola” de Aurora conectada a la luna IO de Júpiter, viajando a velocidades de aproximadamente 67 km por segundo.
Implicaciones para el calentamiento planetario
Los hallazgos tienen implicaciones significativas para comprender cómo se calienta la atmósfera superior de Júpiter, una pregunta de larga data en la ciencia planetaria.
Los investigadores encontraron que H3+ irradia solo alrededor del 2% de la energía térmica depositada por la precipitación de electrones durante las brotes aurorales, por lo que es un “termostato” menos efectivo para la atmósfera superior de Júpiter de lo que se creía anteriormente.
En algunas regiones, como la región activa del anochecer, la radiación H3+ excedió la tasa de calefacción local, mientras que en otras quedó muy corta, lo que sugiere mecanismos complejos de equilibrio energético en el trabajo en las regiones polares de Júpiter.
Investigación futura
Estas observaciones abren nuevas vías para comprender el complejo entorno espacial de Júpiter y pueden proporcionar contexto para la misión Júpiter Icy Moons Explorer (Juice) de la Agencia Espacial Europea, que actualmente se dirige al planeta gigante.
El equipo de investigación planea realizar observaciones de Webb adicionales y compararlas con datos de la nave espacial Juno de la NASA, que ha estado orbitando a Júpiter desde 2016, para comprender mejor las causas de estas características aurorales enigmáticas.
Al mapear el comportamiento detallado de la aurora de Júpiter, los científicos esperan obtener información sobre las interacciones entre el campo magnético, la atmósfera y las lunas del planeta, conocimiento que podría mejorar nuestra comprensión de los campos magnéticos y las atmósferas en todo el universo.
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