Junos Jupiter-funn avslører universell mekanisme bak kosmisk stråling

Hva Juno observerte

Juno registrerte energirike partikler i Jupiters «foreshock» – et variabelt område rett foran planetens baugsjokk, der magnetiske forhold kan akselerere enkelte partikler til nær lysets hastighet . NASA beskriver disse partiklene som ekstremt raske og knytter observasjonene direkte til ny forståelse av hvordan kosmisk stråling kan oppstå .

Hendelsen ble tolket som et bevis på at partikkelakselerasjon i Jupiters foreshock kan nå mye høyere energier enn det som typisk måles ved jordens planetsjokk . I tillegg dokumenterte Juno plasmabølgedata fra baugsjokket, inkludert svingninger der frekvensen kan brukes til å beregne lokal elektrontetthet rett utenfor Jupiters baugsjokk .

Skaleringsforholdet

Med utgangspunkt i Jupiter-dataene og sammenligninger med andre planetsjokk, argumenterte forskerteamet for et skaleringsforhold mellom den fysiske størrelsen på et sjokksystem og den maksimale partikkelenergien det kan produsere .

• Sammenhengen: Maksimal partikkelenergi øker med størrelsen på den akselererende sjokkstrukturen – større sjokk kan altså dytte partikler til høyere energier .
• Jupiters rolle: Jupiters baugsjokk er mye større enn jordas, og fungerer dermed som en nyttig bro mellom små, nære sjokk og de langt større astrofysiske sjokkene vi ikke kan måle direkte .

Ekstrapolering til supernova-rester og kosmisk stråling

Ved å anvende den samme skaleringen på astrofysiske objekter der vi ikke kan gjøre in situ-målinger, kan modellen estimere maksimale elektronenergier i mye større sjokkstrukturer .

Objekt	Systemskala (relativt til Jupiter)	Estimert maks. elektronenergi
Protostellar jet HH 211	Mye større enn Jupiters baugsjokk	TeV-skala
SN 1987A (supernova-rest)	Mye større enn Jupiters baugsjokk	TeV-skala
SN 1006 (supernova-rest)	Mye større enn Jupiters baugsjokk	TeV-skala

De predikerte høye energiene for supernova-rester stemmer godt overens med observasjoner av SN 1006, der røntgenstråling viser synkrotron-utslipp fra elektroner akselerert opp mot 100 TeV . Supernova-sjokk regnes dessuten som en ledende kandidat som kilde til galaktisk kosmisk stråling .

Forskernes tolkning er at akselerasjonsmekanismene i sjokkfronter kan fungere på tvers av svært ulike miljøer – fra planetariske baugsjokk til supernova-rester. Det antyder at den samme grunnleggende fysikken Juno har observert ved Jupiter, også kan bidra til å forklare hvordan partikler akselereres til kosmiske strålingsenergier i mye større astrofysiske systemer .

Viktig forbehold

Å utvide et skaleringsforhold basert på planetobservasjoner til supernova-rester er fortsatt en ekstrapolering, fordi romsonder ikke kan ta direkte målinger i disse fjerne sjokkfrontene . Samsvaret med SN 1006s estimerte elektronenergier styrker troverdigheten til skaleringsmodellen, men fungerer som støttende – ikke direkte – bevis på akselerasjonsprosessen i supernova-rester .