NASA sonda Juno zachytila při průletu kolem Jupiteru dosud nejpodrobnější údaje o jeho boční rázové vlně. Jde o neviditelnou hranici na návětrné straně magnetosféry, kde se proud elektricky nabitých částic ze Slunce, takzvaný sluneční vítr, prudce zpomaluje a část jeho pohybové energie se mění na teplo. Výsledky podle studie zveřejněné v časopise Nature Communications ukazují, že tento proces je u Jupiteru výrazně nelineární a v některých ohledech složitější než u Země.
Výzkumníci z University of Iowa a dalších pracovišť analyzovali údaje ze dvou průchodů sondy rázovou vlnou, k nimž došlo 10. a 11. prosince 2024. Juno tehdy překročila hranici ve vzdálenosti přibližně 81,44 jupiterského poloměru od středu planety; jeden jupiterský poloměr měří 71 492 kilometrů. Sonda se pohybovala na soumračném okraji magnetosféry, zhruba ve vzdálenosti 5,8 milionu kilometrů od Jupiteru.
Klíčovou roli sehrál přístroj Waves, který měří elektrická a magnetická pole. V takzvaném zábleskovém režimu zaznamenával elektrické pole se vzorkovací frekvencí 50 kilohertzů a s rozlišením 16 bitů. Data doplnila měření magnetometru a přístroje JADE pro částice. Právě vysoké časové a amplitudové rozlišení umožnilo odlišit jednotlivé typy plazmových vln, což u předchozích průletů kolem Jupiteru nebylo možné v potřebné podrobnosti.
Vlny pomáhají převádět pohyb na teplo
V okolí Jupiterovy rázové vlny vědci zaznamenali iontově akustické vlny, Langmuirovy vlny, elektrostatické osamělé vlny i vlny spojené s elektronovou cyklotronovou driftovou nestabilitou. Plazma je ionizovaný plyn, v němž se částice pohybují společně s elektrickými a magnetickými poli. Tyto vlny v něm zprostředkovávají přenos energie mezi proudem slunečního větru a jednotlivými částicemi.
U iontově akustických vln se objevily vyšší harmonické frekvence, tedy násobky základního kmitočtu. Taková struktura vzniká při nelineárním zplošťování a deformaci vlny a může rozšířit okruh elektronů, které vlna dokáže zahřívat. Výzkumníci současně zaznamenali silné projevy elektronové cyklotronové driftové nestability. Ta vzniká při rozdílném pohybu elektronů a iontů a může pomáhat odebírat část pohybové energie plazmatu a převádět ji na teplo elektronů.
Magnetická měření navíc ukázala pravidelně se opakující struktury s periodou přibližně 8,3 sekundy. Autoři je považují za pravděpodobný projev takzvaného samopřetváření rázové vlny: její čelo se v krátkých časových měřítcích znovu vytváří vlivem částic odražených od fronty a souvisejících nestabilit. Jde o interpretaci založenou na nepřímých známkách, protože měření neumožnila přímo sledovat odražené ionty v odpovídajícím časovém rozlišení.
Jupiterova rázová vlna se v některých rysech podobá pozemské, ale kvůli větší vzdálenosti od Slunce a silnějšímu charakteru proudění slunečního větru pracuje s větším energetickým zatížením. Studie proto nepředstavuje důkaz, že všechny rázové vlny ve vesmíru fungují stejně. Nabízí však blízkou přírodní laboratoř pro zkoumání procesů, které mohou probíhat i v mnohem mohutnějších šocích kolem pozůstatků po výbuších hvězd, například v supernovových pozůstatcích. Autoři zároveň upozorňují, že z dostupných měření nelze množství energie rozptýlené jednotlivými vlnami přesně vyčíslit.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.