Космический аппарат NASA Juno («Джуно») получил новые данные о том, как Юпитер противостоит постоянному потоку высокоэнергетических частиц, идущих от Солнца. Как сообщает ScienceDaily, крупнейшая планета Солнечной системы использует куда более сложную систему плазменных волн и ударных зон, чем Земля. Исследование, которым руководили специалисты Университета Айовы, дало самые подробные на сегодня наблюдения головной ударной волны Юпитера — невидимой границы, где частицы Солнца сталкиваются с магнитным окружением планеты.
Солнце непрерывно испускает поток заряженных частиц, известный как солнечный ветер. Эти частицы движутся в космосе с огромной скоростью, нередко превышающей скорость звуковых волн в окружающей плазме. Приближаясь к планете с магнитным полем, солнечный ветер встречает границу, которую называют головной ударной волной. У Земли она играет важную защитную роль: замедляет и нагревает частицы, направляя значительную часть потока в обход планеты.
Юпитер тоже обладает такой границей, но его гигантские размеры, мощное магнитное поле и газовый состав делают его особенно интересным объектом для изучения подобных зон. По данным Juno, для торможения и нагрева частиц Солнца Юпитер задействует плазменные волны сразу нескольких частот. Эти разные частоты, называемые гармониками, образуют более сложную волновую картину, чем та, что обычно фиксируется у Земли. Земная ударная волна для сравнения опирается в основном на волны, сосредоточенные вокруг одной частоты.
«Юпитер нашел собственный способ справляться с солнечным ветром — за счет плазменных волн, которые сильнее и обладают более богатой гармонической структурой, — говорит Джейасри Джозеф, постдокторант кафедры физики и астрономии Университета Айовы и ответственный автор работы. — Это важно, потому что при наличии нескольких частот можно нагреть больше частиц солнечного ветра и замедлить их».
Исследователи выявили и еще одно заметное отличие. Прежде чем достичь основной ударной волны Юпитера, частицы могут встретить меньшие ударные структуры — так называемые шоклеты. Эти дополнительные зоны помогают замедлить солнечный ветер еще до подхода к главной границе. «Земле не нужно предпринимать такие дополнительные шаги для обработки солнечного ветра, поскольку воздействие не столь мощное», — отмечает Билл Курт, научный сотрудник той же кафедры и соавтор исследования.
Хотя наблюдения касаются Юпитера, их значение может выходить далеко за пределы Солнечной системы. Ударные волны встречаются по всей Вселенной, в том числе там, где высвобождаются колоссальные объемы энергии, — например, в остатках сверхновых, расширяющихся облаках вещества после взрыва умирающих звезд. «Поскольку еще более мощные ударные волны возникают вокруг астрофизических объектов, таких как остатки сверхновых, ударная волна Юпитера служит близкой естественной лабораторией для изучения того, как природа превращает огромные объемы энергии потока в тепло и энергичные частицы», — поясняет Джозеф. Прорыв стал возможен благодаря измерениям Juno, собранным в декабре 2024 года; ключевую роль сыграл прибор Juno Waves, созданный физиками Университета Айовы. Результаты опубликованы 31 июля в журнале Nature Communications.