Wykorzystując równocześnie wiele aktualnie znajdujących się w przestrzeni kosmicznej sond NASA, naukowcy szczegółowo zbadali funkcjonowanie niewidzialnego, wirującego „bąbla” naładowanych cząstek otaczających Jowisza. Kombinacja danych z wielu urządzeń pozwoliła po raz pierwszy bezpośrednio przebadać obiekt o tak ogromnych rozmiarach.
Wspomniany „bąbel”, czyli magnetosfera Jowisza, jest największym znajdującym się w granicach naszego Układu Słonecznego obiektem, ponad 100 razy szerszym niż sam Jowisz. Kurczy się on w wyniku reakcji na fale uderzeniowe, których źródłem jest Słońce.
Wyniki swych badań w postaci siedmiu artykułów naukowcy NASA publikują w najnowszym numerze „Nature”. Dane zostały zebrane podczas przelotu sondy Cassini w pobliżu Jowisza 14 miesięcy temu.
Dzięki Cassini zauważono, że w pobliżu Jowisza występują w dużych ilościach niezwykle wysokoenergetyczne elektrony podróżujące z prędkością bliską prędkości światła, chmura neutralnych atomów, oraz cząstki odpowiedzialne za powstawanie zórz polarnych wokół biegunów Jowisza.
„Dysponowaliśmy jedną sondą, Galileo, znajdującą się wewnątrz pola magnetycznego Jowisza i monitorowaliśmy co się tam dzieje. W tym samym czasie druga sonda, Cassini, była poza polem magnetycznym i badała tam strumień wiatru słonecznego” – powiedział dr Scott Bolton, fizyk z NASA Jet Propulsion Laboratory z Pasadeny, współautor trzech artykułów. W ten sposób określono rozmiary „bąbla”, wykorzystując fakt, iż pole magnetyczne Jowisza, tak jak Ziemi, odbija cząstki wiatru słonecznego i samo ugina się pod ich naporem.
10 stycznia 2001, kiedy Cassini i Galileo znajdowały się od siebie w odległości ponad 20 razy większej niż Ziemia od Księżyca, każda z tychże sond natknęła się na granice magnetosfery Jowisza, kiedy to „bąbel” kurczył się w wyniku wzmożonego natężenia wiatru słonecznego.
„To jest pierwszy dwupunktowy pomiar systemu Jowisza odpowiadającego na wiatr słoneczny” – powiedział dr William Kurth, fizyk z Uniwersytetu Iowa i główny autor jednego z artykułów. „Połączone obserwacje obydwu sond, Cassini i Galileo, pomogą zrozumieć nam jaki wpływ ma wiatr słoneczny na magnetosferę Jowisza, a jaki wpływ niesie ze sobą rotacja Jowisza i materia z wulkanicznego księżyca Io„. Prowadzone obserwacje powiększą naszą wiedzę na temat ochronnego działania ziemskiej magnetosfery.
Fale uderzeniowe których źródłem jest Słońce, niesione w przestrzeń kosmiczną przez wiatr słoneczny i wykryte przez sondę Cassini, pobudzają emisję radiową z głębi pola magnetycznego Jowisza i powodują świecenie zórz polarnych na biegunach. Te efekty sugerują, że gęstość elektronów i przepływ prądu elektrycznego w magnetosferze zwiększają się, kiedy do Jowisza dociera fala uderzeniowa i ściska magnetosferę.
Aby dokładnie zbadać otoczenie Jowisza, obok sond Cassini i Galileo, naukowcy używali także dwóch ziemskich orbitalnych obserwatoriów, a mianowicie Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (HST) i Chandry, oraz dodatkowo radioteleskopów w Nowym Meksyku i Arizonie.
Teleskop Hubble’a pokazał zorzę polarną stymulowaną przez wykryte przez Galileo zjawisko w magnetosferze. Zjawisko to jest falą naładowanych cząstek skierowaną ku planecie. Podobne wywołuje zorzę polarną na Ziemi. Jednocześnie jednak kilka cech zorzy polarnej na Jowiszu jest jakby „odciskiem palca” prądów przepływających przez magnetosferę, a pochodzących z trzech największych księżyców Jowisza. Naukowcom udało się zauważyć 45 minutowy rytm w zorzach polarnych podczas ich obserwacji w promieniowaniu X. Prawdopodobnie powiązane to jest z nadal niezidentyfikowaną stymulacją w zewnętrznych częściach magnetosfery Jowisza.
Cassini wyposażony jest w specjalny instrument do obrazowania magnetosfery. Jest pierwszą sondą, która w takie urządzenie została wyposażona. Instrument ten nie tylko pokazuje strukturalne detale magnetosfery Jowisza, ale także wykrył chmurę obojętnych atomów rozciągającą się daleko od planety jako „gorący, neutralny wiatr„. Pole magnetyczne przetrzymuje naładowane cząstki w środku, ale obojętne cząstki uciekają, aby stworzyć mgławicę cząstek rozciągającą się poza polem magnetycznym.
Szczegóły pasów radiacyjnych Jowisza przedstawione na zdjęciu zostały uchwycone przez instrumenty sondy Cassini. Pasy promieniowania blisko Jowisza powstają w wyniku emisji radiowej wysokoenergetycznych elektronów poruszających się z prędkościami bliskimi prędkości światła wokół planety. Trzy obrazy pokazują Jowisza i jego pasy w trzech różnych położeniach podczas 10 godzinnej rotacji. Cassini zmierzył częstotliwość fal radiowych, która wyniosła 13,8 GHz. Wynik wskazuje, że region blisko Jowisza jest jednym z najsurowszych regionów promieniowania w naszym Układzie Słonecznym. Fotografia Jowisza została nałożona na zobrazowanie danych zebranych przez pasywny radar.
Wysokoenergetyczne elektrony w pasach promieniowania blisko Jowisza emitują fale radiowe, które są monitorowane na Ziemi już od wielu lata. Bolton i inni naukowcy użyli sondy Cassini, kiedy ta znajdowała się blisko Jowisza, aby odwzorować szczegóły nigdy wcześniej nie widziane w tych pasach.
Około 2 300 studentów z wyższych i średnich szkół w USA brało udział w programie radioobserwacji, który pomógł w analizie i interpretacji obserwacji sondy Cassini.
