Las extrañas auroras de rayos X en Júpiter dejan de ser un misterio

Júpiter tiene auroras causadas por rayos X. Durante cuatro décadas, los astrónomos se ha preguntado cómo se generaban, hasta que han podido observar completo y por primera vez su mecanismo, que podría tener lugar en muchas otras partes del universo.

Cada pocos minutos, Júpiter produce un espectacular estallido de rayos X debido a que las partículas cargadas interactúan con la atmósfera del planeta.

En la Tierra ocurre un fenómeno similar que crea las auroras boreales, pero el de Júpiter es mucho más potente, liberando cientos de gigavatios de energía, suficiente para alimentar brevemente a toda la civilización humana.

Un estudio que publica hoy Science Advances da cuenta de las observaciones de un grupo internacional de astrónomos que combinaron datos del satélite Juno de la NASA, que orbita el planeta, con mediciones simultáneas de rayos X del observatorio XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea, en la órbita de la Tierra.

Los astrónomos han visto durante cuarenta años cómo Júpiter produce auroras de rayos X, pero no sabían cómo se producen, solo que ocurren cuando los iones chocan contra la atmósfera.

El equipo, dirigido por el University College de Londres (UCL) y la Academia China de Ciencias, descubrió que las erupciones de rayos X se desencadenan por las vibraciones periódicas de las líneas del campo magnético de Júpiter.

Estas vibraciones crean ondas de plasma (gas ionizado) que envían partículas de iones pesados "surfeando" a lo largo de las líneas del campo magnético hasta que se estrellan contra la atmósfera del planeta, liberando energía en forma de rayos X.

Uno de los coautores del estudio, William Dunn, del UCL destacó que ahora saben que esos iones son transportados por olas de plasma, una explicación que no se había propuesto antes, aunque un proceso similar se produce en la propia aurora terrestre.

Por lo tanto, podría tratarse de "un fenómeno universal, presente en muchos entornos diferentes del espacio", conjeturó Dunn.

Las auroras de rayos X se producen en los polos norte y sur de Júpiter, a menudo con una regularidad de relojería: durante la observación usada para obtener datos, el planeta producía ráfagas de rayos X cada veintisiete minutos.

Las partículas iónicas cargadas que golpean la atmósfera se originan en el gas volcánico que se vierte al espacio desde los volcanes gigantes de Io, una de las lunas de Júpiter.

Ese gas se ioniza, es decir, sus átomos son despojados de electrones, debido a las colisiones en el entorno inmediato de Júpiter, formando una especie de rosquilla de plasma que rodea al planeta.

El autor principal del estudio, Zhonghua Yao, de la Academia China de Ciencias, destacó que ahora que han identificado ese "proceso fundamental" de partículas cargadas que "surfean" olas de plasma hay muchas más posibilidades de estudiarlo en el futuro.

Procesos similares podrían producirse también, estimó el investigador, en Saturno, Urano, Neptuno y, probablemente, en exoplanetas.

Mientras en Júpiter el campo magnético se llena de iones de azufre y oxígeno que son expulsados por los volcanes de Io, en Saturno la luna Encélado lanza agua al espacio, llenando el campo magnético del planeta con iones del grupo del agua.

El proceso observado en Júpiter guarda gran similitud con las auroras iónicas que ocurren en la Tierra, donde el ion responsable es un protón, que proviene de un átomo de hidrógeno, pero el proceso no es lo suficientemente energético como para crear rayos X.

Para realizar esta investigación, el equipo analizó observaciones de Júpiter y su entorno realizadas durante veintiséis días por los satélites Juno y XMM-Newton.

Los investigadores vieron "una clara correlación" entre las ondas en el plasma detectadas por Juno y las erupciones aurorales de rayos X en el polo norte de Júpiter registradas por XMM-Newton.

El siguiente paso fue usar un modelo informático para confirmar que las ondas impulsarían las partículas pesadas hacia la atmósfera de Júpiter.

Lo que aún no está claro es por qué líneas del campo magnético vibran periódicamente, pero podría ser el resultado de interacciones con el viento solar o de flujos de plasma de alta velocidad dentro de la magnetosfera de Júpiter.