V okolí Jupiteru se objevují nové typy krátkých pulsů. Vycházejí od blesků

Vědci z Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd ČR analyzovali spolu s americkými kolegy záznamy elektromagnetického měření sondy Juno, která krouží okolo planety Jupiter. Nalezli v nich nový typ krátkých pulzů, které předtím žádná ze sond, které navštívily Jupiter, nezaznamenaly. Prestižní časopis Nature Communicationsv červnu otiskl článek, kde nový typ pulsů vysvětlují tím, že se v ionosféře planety Jupiter vyskytují oblasti s výrazně nižší hustotou, než se doposud odhadovalo.

Kosmická sonda Juno krouží od roku 2016 po eliptické dráze okolo planety Jupiter. Každých 53 dní se dostane na vzdálenost pouhých několika tisíc kilometrů nad její plynný povrch. Při každém blízkém průletu okolo Jupiteru sonda pravidelně zaznamenává elektromagnetické signály o slyšitelných frekvencích vyzařované bleskovými výboji v atmosféře planety. Elektromagnetický impuls se přitom mění v hvízdavý signál, jeho vyšší frekvence pak dorazí k sondě rychleji než ty nižší.

„O tom, že se blýská nejen na Zemi, víme již 40 let, hvízdavé signály poprvé zaznamenala v okolí Jupiteru sonda Voyager v roce 1979,“ vysvětluje Ivana Kolmašová, která spolu s Ondřejem Santolíkem z Oddělení kosmické fyziky Ústavu fyziky atmosféry AV ČR pracovala dva roky v týmu vědců tří západoamerických univerzit, NASA a výzkumného centra Southwest Research Institute v San Antoniu.

Nyní výzkumníci v záznamech měření elektrického pole na palubě sondy Juno překvapivě nalezli ve vyšším frekvenčním pásmu mezi 20 kHz a 150 kHz krátké pulsy. „Ukazuje se, že ionosféra Jupiteru je mnohem více variabilní a vyskytují se zde oblasti s výrazně nižší hustotou, než jsme dosud předpokládali,“ shrnuje Ivana Kolmašová.

„Vzhledem k tomu, že jsme pro naši analýzu dat použili data jen z osmi prvních blízkých obletů planety Jupiter a že se sonda Juno má přiblížit k Jupiteru celkem 34krát za dobu trvání mise, můžeme očekávat v budoucnu další překvapivá zjištění,“ doplňuje Ondřej Santolík a dodává, že v současné době sonda Juno míří k planetě Jupiter po jednadvacáté a vědci ve zkoumání naměřených dat pokračují.

Odhadnout lze i velikost ionosférických děr

Obrázek v úvodu článku zachycuje mapu planety Jupiter s barevnými kroužky označujícími ionosférické díry:

Barva kroužků odpovídá hustotě plazmatu uvedené na barevné škále. Trojúhelníčky a křížky označují místa, kde sondy Voyager2 a Galileo provedly zákrytová měření hustoty plazmatu. Projekce dráhy sondy Juno na povrch planety je znázorněna světlými křivkami.

Vědci našli v sadě téměř šedesáti tisících záznamů fluktuací elektrického pole pořízených během osmi blízkých průletů sondy okolo planety celkem 445 případů nových pulzů. Pečlivou analýzou možných způsobů šíření zjistili, že jejich detekce na palubě sondy je možná jedině v případě přítomnosti oblastí s velmi malou hustotou plazmatu v ionosféře planety, kterými detekované signály proniknou až k sondě. Pro všechny pozorované případy odhadli maximální hustotu plazmatického prostředí, kterým se signály šířily od místa svého vzniku k místu detekce, a vytvořili tak mapu oblastí s nízkou hustotou ionosférického plazmatu. Uvnitř „děr“ v ionosféře se nachází zřejmě méně než 250 částic v centimetru krychlovém. Díky modelování naměřených spektrálních tvarů pulsů vědci odhadují nejen hustotu prostředí vionosférických děrách (je nižší než 250 částic v cm3), ale také jejich velikost ve směru šíření signálu (rozměr díry je 0.6 až 130 000 km).

Tóny o nižších frekvencích dorazí k sondě později 

Tento obrázek ukazuje příklad časově-frekvenčního spektrogramu nového typu pulsu. Sytost barvy odpovídá intenzitě signálu. Z obrázku je vidět, že tóny o nižších frekvencích než 80 kHz dorazily k sondě později než vyšší tóny. Na obrázku je také zřetelně vidět tzv. ořezání: tóny hlubší než 60 kHz se prostředím nešířily vůbec. Oranžové křivky představují modely pulsů použité pro odhad vlastností děr v ionosféře.

Odkaz na článek v Nature Communicationshttps://www.nature.com/articles/s41467-019-10708-w

Připravila: Markéta Růžičková, Odbor mediální komunikace Kanceláře AV ČR
Foto: Nature Communications

Zdroj: www.avcr.cz