Космический аппарат НАСА «Юнона» обнаружил необычный новый тип плазменной волны в магнитосфере Юпитера, бросая вызов существующим теориям о том, как частицы ведут себя в мощном магнитном поле газового гиганта.
В магнитосфере Юпитера обнаружены странные плазменные волны, демонстрирующие неожиданное поведение плазмы, которое астрономы в настоящее время не могут объяснить с помощью существующих моделей.
С 2016 года Juno собирает обширные данные и изображения Юпитера, его спутников и колец. В ходе расширенной миссии орбита зонда постепенно смещалась к северному полюсу Юпитера, что позволило ученым впервые подробно изучить высокоширотные области магнитосферы.
Загадочная магнитосфера Юпитера
Магнитосфера Юпитера — огромная область пространства, образованная мощным магнитным полем планеты. Её протяжённость практически равна орбите Сатурна и находится на расстоянии около 7 миллионов километров от Солнца. Это крупнейшая магнитосфера в Солнечной системе и важный объект исследований.
Необычное поведение плазмы
Наблюдения «Юноны» быстро выявили аномалии, не укладывающиеся в рамки традиционных теорий плазмы. Новое исследование под руководством Роберта Лесака из Университета Миннесоты предлагает теорию, объясняющую эти необычные волны. Это открытие может изменить наш подход к моделированию магнитных полей и астрофизических явлений не только на Юпитере, но и на других планетах и звёздах.
Зонд «Юнона» работает уже почти десять лет, собирая большой объём данных о Юпитере и его спутниках.
Обратите внимание: Астрономы обнаружили необычный пульсар.
По мере смещения орбиты зонд начал приближаться к северному полюсу Юпитера, где обнаружил область крайне низкой электронной плотности в магнитосфере. В этих областях, где напряжённость магнитного поля достигала 20 гаусс (2 миллитесла), была зарегистрирована аномалия: частота плазменных волн была значительно ниже ионной циклотронной частоты, что противоречит обычным законам физики плазмы.В этих уникальных условиях альфвеновские волны, обычно связанные с колебаниями ионов, проявляют свойства ленгмюровских волн, которые обычно генерируются движением электронов. Исследование Лесака и его группы описывает это гибридное явление и называет его «альфвеновско-ленгмюровской модой».
Возможный переворот в физике плазмы?
Согласно классической теории, ленгмюровские волны колеблются вдоль линий магнитного поля с частотой выше ионной циклотронной частоты, в то время как альвеновские волны колеблются перпендикулярно линиям магнитного поля и действуют только на более низких частотах. Однако волны, обнаруженные Juno, нарушают это правило: их частота ниже ионной циклотронной частоты, но близка к плазменной частоте и никогда не превышает её.
Это открытие предполагает, что плазма в условиях сильного намагничивания и низкой плотности может вести себя совершенно иначе, чем ожидалось.
лайсак и его коллеги изучили взаимосвязь между частотой волн в магнитосфере Юпитера и их волновыми числами и пришли к выводу, что в столь уникальной среде альвеновские волны могут трансформироваться в ленгмюровские волны с высокими волновыми числами. Учёные полагают, что этот процесс может быть вызван электронными пучками с энергией от 1 кэВ до 2 МэВ, которые ранее наблюдал аппарат «Юнона» в полярных областях Юпитера.
Значение для астрофизики
Открытие нового гибридного волнового состояния может привести к прорыву в физике плазмы, особенно в моделировании магнитосфер других небесных тел. Исследователи полагают, что аналогичные условия могут существовать на магнитных звёздах и экзопланетах с сильными магнитными полями. Это означает, что их открытие может помочь лучше объяснить астрофизические явления в удалённых областях Вселенной.
Исследование было опубликовано в журнале 16 июля 2025 г.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.