Foto: Jayasri Joseph

V hlubinách vesmíru, kde se sluneční vítr střetává s gigantickými planetami, se odehrává fascinující příběh. Jupiter, největší planeta naší sluneční soustavy, skrývá tajemství, které nyní začíná odhalovat sonda Juno. Jeho neviditelný štít je mnohem složitější než ten, který chrání Zemi.

Autor původního článku: redakce

Obrana proti slunečnímu větru

Juno, vesmírná sonda NASA, přinesla nové poznatky o tom, jak Jupiter odolává neustálému proudu vysoce energetických částic přicházejících ze Slunce. Výzkum vedený vědci z University of Iowa odhalil, že Jupiter spoléhá na mnohem složitější systém plazmových vln a šokových oblastí než Země. Tyto objevy poskytují nejdetailnější pozorování Jupiterova hlavního šoku, neviditelné hranice, kde se částice ze Slunce setkávají s magnetickým prostředím planety.

Komplexní systém plazmových vln

Slunce neustále uvolňuje proud elektricky nabitých částic známý jako sluneční vítr. Tyto částice cestují vesmírem obrovskou rychlostí, často rychleji než zvukové vlny v okolní plazmě. Když se sluneční vítr přiblíží k planetě s magnetickým polem, narazí na hranici známou jako hlavní šok. Na Zemi tato hranice hraje důležitou ochrannou roli. Zpomaluje a zahřívá přicházející částice, což pomáhá přesměrovat většinu slunečního větru kolem planety.

Jupiterova unikátní obrana

Pomocí měření z Juno objevili vědci, že Jupiter spoléhá na plazmové vlny s více frekvencemi k zpomalení a zahřívání přicházejících slunečních částic. Tyto různé frekvence, známé jako „harmoniky“, vytvářejí složitější vlnový vzor než ten, který je obvykle pozorován na Zemi. Tento proces lze přirovnat k hudbě. Stejně jako několik tónů zahraných dohromady produkuje bohatší zvuk než jeden tón, plazmové vlny obsahující více frekvencí mohou interagovat s přicházejícími částicemi složitějšími způsoby.

„Jupiter našel svůj vlastní způsob, jak se vypořádat se slunečním větrem, prostřednictvím plazmových vln, které jsou silnější a vykazují bohatší harmonické struktury,“ říká Jayasri Joseph, postdoktorandka na Katedře fyziky a astronomie v Iowě a hlavní autorka studie. „To je důležité, protože pokud máte více frekvencí, můžete zahřát více částic ve slunečním větru a zpomalit je.“

Další obranná linie

Výzkumníci identifikovali další výrazný rozdíl v tom, jak tyto dvě planety interagují se slunečním větrem. Než přicházející částice dosáhnou Jupiterova hlavního šoku, mohou narazit na menší šokové struktury zvané šoklety. Tyto dodatečné oblasti pomáhají zpomalit sluneční vítr před tím, než dorazí k primární šokové hranici.

„Země nepotřebuje podnikat tyto dodatečné kroky k zvládnutí slunečního větru, protože dopad není tak silný,“ říká Bill Kurth, vědecký pracovník na Katedře fyziky a astronomie v Iowě a spoluautor studie. Kurth se účastní mise NASA Juno od jejího spuštění v roce 2011.

Význam pro výbuchy hvězd

Přestože se tato pozorování zaměřují na Jupiter, jejich význam by mohl přesáhnout naši sluneční soustavu. Šokové vlny se vyskytují po celém vesmíru, zejména v prostředích, kde se uvolňuje obrovské množství energie. Některé z nejextrémnějších příkladů se nacházejí v pozůstatcích supernov, rozšiřujících se oblacích materiálu, které zůstávají po výbuchu umírajících hvězd.

„Protože ještě silnější šoky se vyskytují kolem astrofyzikálních objektů, jako jsou pozůstatky supernov, Jupiterův hlavní šok nabízí blízkou přírodní laboratoř pro zkoumání a pochopení toho, jak příroda přeměňuje obrovské množství energie toku na teplo a energetické částice,“ říká Joseph.

Juno a její přínos

Průlom byl umožněn díky pozorováním, která Juno shromáždila v prosinci 2024. NASA sonda obíhá Jupiter od července 2016, což poskytuje vědcům mimořádnou příležitost zkoumat obří planetu a její okolní prostředí. Klíčovou součástí objevu byl přístroj Juno Waves, který byl navržen a postaven fyziky na University of Iowa. Přístroj měří elektrickou a magnetickou vlnovou aktivitu, což umožňuje vědcům studovat chování plazmy kolem Jupiteru.

Výsledky byly publikovány online 31. července v časopise Nature Communications ve studii s názvem „Plazmové vlnové pozorování z Juno sondy na Jupiterově hlavním šoku.“

Výzkumný tým a podpora NASA

Další přispěvatelé z University of Iowa zahrnovali Allison Jaynes, docentku na Katedře fyziky a astronomie, spolu s Jeremym Fadenem a Chrisem Pikerem, kteří poskytují výzkumnou podporu ve stejném oddělení. Mezinárodní výzkumný tým také zahrnoval Lynna Wilsona III z NASA Goddard Space Flight Center; Johna Connerneyho z NASA Goddard Space Flight Center a Space Research Corporation; Frederica Allegriniho z Southwest Research Institute a University of Texas-San Antonio; Roba Wilsona z University of Colorado-Boulder; Ali Sulaimana z University of Minnesota; Scotta Boltona a Roberta Eberta z Southwest Research Institute; a Barryho Mauka z Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. NASA poskytla financování pro výzkum.