Descubren el misterio de por qué Júpiter emite auroras boreales de rayos X

• Durante cuatro décadas los astrónomos se han preguntado sin obtener respuesta cómo se generaban
• El mecanismo podría tener lugar en otras muchas partes del universo

Imagen de Júpiter y sus satélites

Los astrónomos han visto durante cuarenta años cómo Júpiter producía auroras de rayos X, pero no sabían cómo se producían, solo que ocurrían cuando los iones chocaban contra la atmósfera.

Ahora un equipo dirigido por el University College de Londres (UCL) y la Academia China de Ciencias, ha descubierto 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.

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Los iones se transportan por olas de plasma

El descubrimiento ha sido publicado este viernes por Science Advances y 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.

Uno de los coautores del estudio, William Dunn, del UCL ha destacado 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", ha conjeturado Dunn.

El fenómeno se produce cada 27 minutos

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, ha destacado 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.

Misma situación podría ocurrir en otros planetas y exoplanetas

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 ha analizado observaciones de Júpiter y su entorno realizadas durante veintiséis días por los satélites Juno y XMM-Newton. Durante el transcurso de la observación los investigadores han visto "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.