I raggi X fanno parte dell'aurora di Giove: esplosioni di luce visibile e invisibile che si verificano quando le particelle cariche interagiscono con l'atmosfera del pianeta. Un fenomeno simile si verifica sulla Terra, creando l'aurora boreale ma quella di Giove è molto più potente, rilasciando centinaia di gigawatt di energia, abbastanza per alimentare brevemente tutta la civiltà umana.

Il team, guidato dall'University College London (UCL) e dall'Accademia Cinese delle Scienze, ha scoperto che i brillamenti di raggi X vengono innescati da vibrazioni periodiche delle linee del campo magnetico di Giove. Questi scuotimenti creano onde di plasma (gas ionizzato) che spinge gli ioni pesanti a muoversi lungo le linee del campo magnetico fino a quando non si schiantano nell'atmosfera del pianeta, rilasciando energia sotto forma di raggi X.

Il co-autore del documento. pubblicato su Science Advances, il dott. William Dunn (UCL Mullard Space Science Laboratory) ha dichiarato: "Abbiamo visto Giove produrre aurore a raggi X per quattro decenni, ma non sapevamo come succedesse. Sapevamo solo che i raggi X vengono prodotti dagli gli ioni che si schiantano nell'atmosfera del pianeta".
"Ora sappiamo che questi ioni sono trasportati dalle onde di plasma, una spiegazione che non è stata proposta prima, anche se un processo simile produce l'aurora terrestre. Potrebbe, quindi, essere un fenomeno universale, presente in molti ambienti diversi nello spazio". Il co-autore , il dott. Zhonghua Yao (Accademia cinese delle Scienze, Pechino) ha aggiunto: "Ora che abbiamo identificato questo processo fondamentale, ci sono molte possibilità su dove potrebbe essere studiato in seguito. Processi simili probabilmente si verificano intorno a Saturno, Urano, Nettuno e probabilmente anche sui pianeti extrasolari, con diversi tipi di particelle cariche che navigano le onde".

Le aurore a raggi X si verificano ai poli nord e sud del gigante gassoso, regolari come un orologio: durante queste osservazioni, Giove produce esplosioni di raggi X ogni 27 minuti.
Le particelle di ioni cariche che colpiscono l'atmosfera provengono dal gas vulcanico che si riversa nello spazio dai vulcani giganti sulla luna di Giove, Io. Questo gas viene ionizzato (ossia, gli atomi vengono privati degli elettroni) a causa delle collisioni nell'ambiente gioviano, formando una ciambella di plasma che circonda il pianeta.

La co-autrice, la prof. Graziella Branduardi-Raymont (UCL Mullard Space Science Laboratory) ha aggiunto: "I raggi X sono tipicamente prodotti da fenomeni estremamente potenti e violenti come i buchi neri e le stelle di neutroni, quindi sembra strano che anche semplici pianeti li producano".
"Non possiamo visitare i buchi neri ma Giove è alla nostra portata. Con l'arrivo di Juno nell'orbita di Giove, gli astronomi hanno ora una fantastica opportunità di studiare da vicino un ambiente che produce raggi X".

Lo studio

Per il nuovo studio, i ricercatori hanno analizzato le osservazioni di Giove e dell'ambiente circostante effettuate ininterrottamente per un periodo di 26 ore dalla sonda Juno e dal satellite XMM-Newton.
Hanno trovato una chiara correlazione tra le onde nel plasma rilevate da Juno e i brillamenti aurorali di raggi X al polo nord di Giove registrati da X-MM Newton. Hanno quindi utilizzato la modellazione al computer per confermare che le onde avrebbero guidato le particelle pesanti verso l'atmosfera di Giove.

Il motivo per cui le linee del campo magnetico vibrano periodicamente non è chiaro, ma il movimento potrebbe derivare da interazioni con il vento solare o da flussi di plasma ad alta velocità all'interno della magnetosfera del pianeta.

Il campo magnetico di Giove è estremamente forte, circa 20.000 volte più forte di quello terrestre e quindi la sua magnetosfera, l'area controllata da questo campo magnetico, è molto grande. Se fosse visibile nel cielo notturno, coprirebbe una regione molto più ampia della Luna.