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Las Luces del Norte y del Sur de Júpiter se salieron de Sincronía

Los astrónomos finalmente han detectado rayos X procedentes de las misteriosas luces del sur de Júpiter, según un nuevo estudio.

Inesperadamente, las luces norte y sur del planeta gigante no pulsan a tiempo entre sí, sino que laten fuera de sincronía, según el nuevo trabajo. Este hallazgo plantea preguntas sobre cómo se generan estas auroras, dijeron los investigadores.

La sonda Voyager 1 de la NASA detectó por primera vez auroras en Júpiter en 1979, concentradas cerca del polo norte del planeta. Las auroras ocurren cuando vientos energéticos de partículas cargadas eléctricamente, por ejemplo, del sol, son capturados por el campo magnético de un planeta y chocan con átomos en la atmósfera de ese mundo. Esto resulta en coloridas serpentinas de luz en el cielo del planeta, generalmente cerca de los polos magnéticos del cuerpo.

El campo magnético gigante de Júpiter es el más fuerte de todos los planetas del sistema solar, con casi 20.000 veces la fuerza de la Tierra,y las auroras del gigante gaseoso son igualmente poderosas y especialmente brillantes en rayos X. «Realmente es un mundo completamente diferente, más vasto y más enérgico», dijo el autor principal del estudio William Dunn, astrofísico del University College de Londres.

Mientras que una corriente de partículas cargadas del sol genera auroras ondulantes de la Tierra, Júpiter puede producir sus propias auroras, sin el viento solar. «Júpiter tiene esta pequeña luna llamada Io, que es el cuerpo más volcánico del sistema solar y llena el entorno espacial de Júpiter con azufre, oxígeno y otros materiales a 1 tonelada por segundo», dijo Dunn Space.com. Este material de Io puede interactuar con Júpiter para generar auroras.

Mientras los investigadores examinaban a Júpiter, había mucha incertidumbre sobre cómo se producían los rayos X vistos en la aurora boreal del planeta, dijo Dunn. Para generar los colores específicos de los rayos X que se ven en esas auroras, el planeta necesita acelerar los iones de oxígeno a una velocidad de aproximadamente 3,000 millas (5,000 kilómetros) por segundo. Esto es lo suficientemente rápido como para que todos los electrones se desprendan de los iones de oxígeno cuando chocan contra la atmósfera de Júpiter, emitiendo así los tipos de rayos X que los científicos han detectado, dijo.

Esta imagen de auroras en Júpiter es un compuesto de observaciones ultravioletas realizadas por el Telescopio Espacial Hubble en 2016 y una imagen de luz visible del planeta tomada en 2014. (Crédito de la imagen: NASA, ESA y J. Nichols (Universidad de Leicester))

Para aprender más sobre cómo Júpiter genera sus auroras de rayos X del norte, los científicos querían comparar esas luces con las auroras de rayos X del sur del planeta. Sin embargo, hasta ahora, los investigadores habían visto auroras de rayos X solo en las auroras boreales del planeta.

Utilizando datos recopilados por los observatorios espaciales de rayos X XMM-Newton y Chandra en 2007 y 2016, los científicos produjeron mapas de las emisiones de rayos X de Júpiter e identificaron un punto caliente de rayos X en cada polo. Cada punto caliente cubría un área mucho más amplia que la Tierra.

Los investigadores encontraron que los puntos calientes de rayos X del norte y del sur de Júpiter pulsan a diferentes frecuencias e intensidades. En contraste, las luces del norte y del sur de la Tierra se reflejan ampliamente entre sí en actividad. «Tal vez ingenuamente, asumí que las auroras de rayos X del norte y del sur de Júpiter latirían con el tiempo, pero claramente no es el caso», dijo Dunn.

Las emisiones de rayos X de muy alta energía en el polo sur de Júpiter pulsaban constantemente cada 11 minutos, mientras que las del polo norte aumentaban y disminuían de forma errática en brillo, actuando independientemente del polo sur. Estos resultados fueron extremadamente sorprendentes, dijo Dunn, y no fueron predichos por los modelos actuales de cómo se generan las auroras de Júpiter.

«Tuve que cuadruplicar todo y pedir a algunos de mis colegas que también lo hicieran, para asegurarme de que no había cometido ningún error», dijo Dunn. «Creo que una de las cosas más geniales de trabajar en la ciencia son esos momentos en los que te das cuenta de que eres el primer ser humano en toda la historia humana que ha visto un nuevo aspecto de la naturaleza. Creo que ese zumbido de descubrimiento es una de las muchas, muchas razones por las que soy astrofísico.»

Había dos ideas complementarias sobre cómo Júpiter generó sus auroras de rayos X, dijo Dunn. La primera fue que Júpiter producía enormes corrientes eléctricas para mantener las partículas cargadas eléctricamente alrededor del planeta girando a la misma velocidad que gira el gigante gaseoso.

«Al igual que los circuitos eléctricos que podrías estudiar en la escuela, el flujo de corriente que sale del planeta tiene que regresar al planeta en algún lugar para completar el circuito», dijo Dunn. «Se espera que esto regrese al planeta desde enormes distancias a 6 millones de kilómetros de distancia. A lo largo de estas grandes distancias, produciría enormes voltajes: 8 megavoltios, decenas de miles de veces más voltaje que en su casa. Estos voltajes aceleran las partículas muy rápido, lo suficientemente rápido como para arrancar todos los electrones del oxígeno cuando golpea la atmósfera.»

La segunda idea era que parte de esta corriente eléctrica que regresaba era perturbada por interacciones entre el viento solar y la magnetosfera de Júpiter, el área del espacio dominada por el campo magnético de Júpiter y partículas cargadas eléctricamente capturadas. Estas interacciones podrían llevar a «explosiones de partículas aceleradas muy rápido en la atmósfera de Júpiter, para producir explosiones de emisión brillante», dijo Dunn.

Sin embargo, cada una de estas ideas falla en explicar por qué las auroras en los polos de Júpiter actúan independientemente unas de otras. Una posible explicación es que las condiciones en la magnetosfera de Júpiter pueden cambiar rápidamente, de modo que lo que influye en un polo puede no tener el mismo efecto cada vez que llega al otro polo, dijeron los investigadores. Otra posibilidad es que los dos polos difieren de alguna manera en su actividad general, agregaron los científicos.

Los investigadores dijeron que la nave espacial Juno de la NASA, actualmente en órbita alrededor de Júpiter, debería recopilar datos que ayuden a resolver el misterio de las auroras del planeta gigante. «La misión Juno de la NASA comenzó a realizar estos temerarios vuelos de Júpiter hace aproximadamente un año y realmente está reescribiendo mucho de lo que creíamos saber sobre el planeta, al tiempo que destapa tantas cosas que ni siquiera habíamos concebido», dijo Dunn. Señaló que hace solo dos semanas, el instrumento JEDI de Juno » anunció el descubrimiento de enormes campos eléctricos que, sin duda, juegan un papel importante en la aurora de rayos X.

» Inevitablemente, algunas de las ideas que hemos propuesto estarán equivocadas. Esta es la naturaleza de hacer ciencia: propones una idea y luego la pruebas», dijo Dunn. «Estaré igual de feliz si se demuestra que estamos equivocados en algunas de estas ideas si nos acerca un poco más a la respuesta correcta o provoca alguna discusión que se deshaga de algunas respuestas incorrectas más.»

Los científicos detallaron sus hallazgos en línea Oct. 30 en la revista Nature Astronomy.

Siga a Charles Q. Choi en Twitter @cqchoi. Síguenos en @ Spacedotcom, Facebook y Google+. Artículo original sobre Space.com.

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