На краю магнітосфери Юпітера виявлено гігантські закручені плазмові хвилі

Вчені виявили гігантські хвилі, що закручуються в плазмі на межі магнітосфери Юпітера.

Дані, отримані з “Юнони”, свідчать про те, що зонд регулярно занурюється в ці хвилі, невидимі неозброєним оком, коли він рухається по орбіті гігантської планети. Відкриття допомагає астрономам зрозуміти, як маса та енергія передаються від сонячного вітру до юпітерівського планетарного середовища.

Насправді, такі хвилі не є чимось новим у Сонячній системі. Вони відомі як хвилі Кельвіна-Гельмгольца і виникають, коли є різниця у швидкості на межі між двома рідинами. Їх можна побачити там, де вітер дме по поверхні озер і океанів, між течіями у воді або навіть між смугами хмар в атмосфері планети.

Їх також спостерігали на межі магнітосфери Землі, не кажучи вже про Сатурн. Однак умови, за яких вони утворюються, недостатньо вивчені, тому їхнє виявлення в околицях Юпітера може дати деякі підказки.

“Нестабільність Кельвіна-Гельмгольца – це фундаментальний фізичний процес, який відбувається, коли сонячний і зоряний вітер взаємодіє з планетарними магнітними полями в нашій Сонячній системі і у всьому Всесвіті”, – говорить астрофізик Джейк Монтгомері з Техаського університету в Сан-Антоніо (UTSA) і Південно-Західного дослідницького інституту (SwRI).

“Юнона спостерігала ці хвилі під час багатьох своїх орбіт, надаючи переконливі докази того, що нестійкості Кельвіна-Гельмгольца відіграють активну роль у взаємодії між сонячним вітром і Юпітером”.

Хоча тиск у космосі невеликий, сила дифузного штовхання частинок теж не дорівнює нулю. Магнітосфера – це своєрідна бульбашка в плазмовому середовищі космосу, створена магнітним полем об’єкта, що визначається магнітопаузою. Це межа, на якій тиск вітру, що постійно тече від Сонця, сонячного вітру, врівноважує тиск магнітосфери.

Сонячний вітер дме з досить високою швидкістю від Сонця до зовнішньої Сонячної системи, в той час як плазма всередині магнітосфери робить свою справу, обертаючись навколо планети. Тож взаємодія між ними може бути цікавою.

Навколишнє середовище Юпітера – досить дике місце. Магнітне поле Юпітера величезне, а його вулканічний супутник Іо є потужним джерелом заряджених частинок, що постійно відригує матеріал у величезний плазмовий тор, який обертається навколо величезного газового гіганта. Супутник Юпітера Ганімед генерує відносно сильне власне магнітне поле.

Відкриття хвиль Кельвіна-Гельмгольца в магнітопаузі Юпітера допоможе астрономам зрозуміти складні переплетіння, що відбуваються в юпітерівському просторі.

“Тривале перебування Юнони поблизу магнітопаузи Юпітера уможливило детальні спостереження таких явищ, як нестабільність Кельвіна-Гельмгольца в цьому регіоні”, – говорить астрофізик Роберт Еберт зі SwRI та UTSA.

“Ця взаємодія сонячного вітру важлива, оскільки вона може транспортувати плазму та енергію через магнітопаузу в магнітосферу Юпітера, стимулюючи активність у цій системі”.

Хвилі не були виявлені під час багатьох перетинів магнітопаузи Юноною, і це також має важливе значення. Вивчення умов, за яких генеруються ці хвилі, може допомогти з’ясувати, як вони формуються, що має ширші наслідки.

Наприклад, зморшки були виявлені в геліопаузі – межі між сонячним вітром і міжзоряним простором, далеко за межами планет. Розуміння того, що керує хвилями Кельвіна-Гельмгольца, може допомогти визначити динаміку, яка відбувається на кордоні Сонячної системи.

Результати дослідження опубліковані в Geophysical Research Letters.