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木星X射线极光之谜获解

来源:科技日报2021-07-13 09:55

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  科技日报北京7月12日电(实习记者张佳欣)由于太阳风的带电粒子与木星大气相互作用,木星和地球一样,在极区也有极光产生。不过,与地球的极光不同,木星的极光具有高能量,由X射线构成,并且每隔几分钟就会暴发一次。40多年来,木星为何存在X射线暴发一直是未解之谜。由伦敦大学学院联合领导的研究小组发表在9日《科学进展》杂志上的最新研究显示,科学家终于解开了这一谜团:X射线是由木星磁力线的周期性振动引发的。

  研究人员利用美国宇航局的“朱诺号”卫星与欧洲航天局的XMM-牛顿X射线天文台,对木星及其周围环境进行了26小时连续观测后发现:木星磁力线周期性振动产生等离子体波(电离气体),将使带电的重离子粒子沿着磁力线“冲浪”,当它们撞击木星大气层时,就会以X射线的形式释放高能量。

  木星的X射线极光通常是有规律的,在此次研究观测期间,木星每27分钟产生一次X射线暴发。撞击大气层的带电离子粒子来自木星卫星木卫一上的巨型火山喷发出的火山气体。由于木星周围环境的碰撞,这种气体成为了电离气体(其原子中的电子被剥离),形成了环绕木星的“甜甜圈”一般的等离子体。

  研究人员表示,重离子粒子通过等离子体波传输可能是太空中的普遍现象。类似的过程可能发生在土星、天王星、海王星,也可能发生在系外行星周围。

  “X射线通常是由黑洞和中子星等极其强大和猛烈的天体产生的,所以,行星产生X射线似乎很奇怪。”研究合著者、英国伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室管泽拉·布兰达迪·雷蒙特教授说,“随着‘朱诺号’卫星进入木星轨道,天文学家现在有了绝佳的机会来近距离研究产生X射线的环境。”

  研究人员称,木星磁力线周期性振动的原因尚不清楚,但这种振动可能是由于与太阳风的相互作用,或者是木星磁层内的高速等离子体流造成的。

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