Аппарат NASA Juno получил подробные данные о том, как Юпитер противостоит потоку высокоэнергетических частиц от Солнца. Исследование показало, что крупнейшая планета Солнечной системы использует более сложную систему плазменных волн и ударных областей, чем Земля. Результаты работы учёных из Университета Айовы опубликованы 31 июля в журнале Nature Communications.
Главным объектом наблюдений стала головная ударная волна Юпитера — невидимая граница, на которой солнечный ветер сталкивается с магнитной средой планеты. Солнечный ветер представляет собой непрерывный поток электрически заряженных частиц, движущихся через космос с очень высокой скоростью. При приближении к планете с магнитным полем он встречает область, где замедляется, нагревается и отклоняется в сторону.
У Земли такую защитную функцию в основном выполняет одна ударная граница. Юпитер, обладающий огромными размерами, мощным магнитным полем и газовой оболочкой, взаимодействует с солнечным ветром иначе. Перед основной ударной волной частицы могут проходить через дополнительные небольшие структуры, получившие название «шоклеты», которые заранее снижают их скорость.
Данные Juno показали, что в окрестностях Юпитера действуют плазменные волны сразу нескольких частот. Такие частоты называют гармониками: взаимодействуя между собой, они формируют более сложную структуру и позволяют передавать энергию большему числу частиц. «Юпитер нашел свой собственный способ справляться с солнечным ветром — с помощью плазменных волн, которые сильнее и обладают более сложной гармонической структурой», — сказала Джаясри Джозеф, исследователь Университета Айовы и основной автор работы.
Для сравнения, земная головная ударная волна преимущественно связана с плазменными волнами одной частоты, чего обычно достаточно при условиях возле нашей планеты. «Земле не нужно предпринимать эти дополнительные шаги для обработки солнечного ветра, поскольку воздействие не настолько сильное», — отметил соавтор исследования Билл Курт, научный сотрудник Университета Айовы, участвующий в миссии Juno с момента её запуска в 2011 году.
Новые наблюдения основаны на измерениях, выполненных Juno в декабре 2024 года. Космический аппарат находится на орбите Юпитера с июля 2016 года, а ключевую роль в исследовании сыграл прибор Waves, созданный физиками Университета Айовы для регистрации электрических и магнитных волн. Учёные считают, что результаты помогут изучать ударные волны в остатках сверхновых: хотя там они значительно мощнее, процессы передачи энергии через плазму имеют общие черты. NASA профинансировало исследование, в котором также участвовали специалисты NASA, Southwest Research Institute, Университета Техаса в Сан-Антонио, Университета Колорадо в Боулдере, Университета Миннесоты и других организаций.