热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

振动在木星的极光中驱动 X 射线耀斑

2021-07-20 16:36          X射线

天空之眼:美国宇航局朱诺号任务和欧空局 XMM-牛顿天文台同时观测木星,帮助解开了木星极光中 X 射线耀斑的谜团。(提供:ESA/NASA/Yao/Dunn)

一个国际天文学家小组发现,木星版本的北极光中高能 X 射线耀斑背后的机制与产生地球极光的机制非常相似。由两个不同的卫星使用同时观测,研究人员共同领导威廉·邓恩在伦敦大学学院和姚中华(音译)在中国社科院的科学确定,这两个进程是由振动在行星磁场驱动-一个现象,可能是普遍即使在行星具有非常不同的磁层。

当火山气体从木星最里面的卫星艾奥喷发时,它们所含的重硫和氧离子在木星周围形成一个环形的等离子体环。从那里,这些粒子逐渐沿着木星的磁场线移动以填充其磁层。最终,一些离子撞击木星的极地大气。它们沉积的大量能量每 27 分钟在木星的极光中产生壮观的、高能量的 X 射线爆发。

由于 X 射线通常只在更极端的环境中产生,例如黑洞或中子星,这些爆发(及其类似发条的规律性)自 40 年前被发现以来一直吸引着天文学家。然而,尽管引起了广泛的兴趣,驱动这种规则 X 射线脉冲的确切机制仍然是个谜。

同时观察

在他们的研究中,Dunn、姚及其同事使用来自两个不同航天器的同时观测来检查脉冲:美国宇航局的朱诺卫星,它绕木星运行并对其磁层进行原位测量;和欧空局的XMM-牛顿天文台,它从行星绕太阳的轨道远程监测行星。通过分析每台仪器 26 小时的观测结果,天文学家确定木星的 X 射线是由这颗行星强烈、快速旋转的磁场中的周期性振动驱动的。

尽管这些振动的来源仍然未知,但研究小组的观察表明,它们将能量传递给了艾欧发射的重离子——基本上允许这些带电粒子沿着木星的磁场线“冲浪”。这会产生规则的高能等离子体波,进而在撞击行星大气时产生高能 X 射线耀斑。

朱诺太空探测器识别出木星磁场的变化

值得注意的是,邓恩和姚的团队发现,虽然这个特定过程似乎是木星独有的,但它与地球磁场中发生的机制惊人地相似,在地球磁场中,更微妙的场线振动产生的等离子波能量更低。这意味着,尽管两个行星系统的耀斑机制在时间、空间和能量尺度上存在几个数量级的差异,但它们最终有一个共同的来源。

通过扩展,天文学家认为这种机制可以在许多不同的行星环境中通用。他们现在希望捕捉到类似的机制在土星、天王星和海王星的磁层中发挥作用,甚至可能是巨大的系外行星。

该研究在《科学进展》中有所描述。



推荐阅读

新的 X 射线扫描技术如何揭示古代动物的秘密生活

同步加速器扫描是 CT 发挥到极致,可视化的超级英雄。由于同步加速器 X 射线的强度,使用传统 CT 难以区分的材料可以更容易辨别,同步加速器 X 射线能够更好地穿过材料并更快地产生结果。这些 X 射线已经从以接近光速的速度放大的电子剥离,使用磁铁将它们引导到称为光束线的管子中,在那里它们击中目标:化石标本。 2021-07-21

韩国政府将斥资1万亿韩元建造奥昌粒子加速器

韩国政府将投资超过1万亿韩元(8.71亿美元)建造自己的粒子加速器,以便在2027年之前引导对新型药物、疫苗和电动汽车电池所用材料的研究。 2021-07-21

云南天文台利用机器学习预测日冕全日面软X射线辐射分布

近期,中国科学院云南天文台太阳物理研究团组副研究员洪俊超及其合作者研究员季凯帆、刘辉等人开展太阳观测分析与人工智能学习的学科交叉研究,基于当前主流的日冕极紫外波段成像数据,首次利用机器学习方法预测日冕软X射线波段辐射。 2021-07-21

X射线天文台慧眼卫星探测到第24太阳活动周最大耀斑并揭示非热电子演化

国际天文学期刊The Astrophysical Journal近期即将发表武汉大学物理科学与技术学院天体物理中心王伟教授课题组最新研究成果。该研究报道了中国第一颗X射线天文台慧眼卫星数据揭示了第24太阳活动周最大耀斑的非热电子演化特征。 2021-07-21

中国天文学家调查SGR J1935+2154的X射线爆发

通过分析美国宇航局费米航天器的数据,河北师范大学和中国南京大学的天文学家研究了一种称为 SGR J1935+2154 的软伽马射线中继器 (SGR) 的 X 射线爆发活动。 2021-07-20

阅读排行榜