NUOVI INDIZI SU GIOVE SU SCIENCE

Trasporto al plasma per la magnetosfera

La magnetosfera di Giove è un enorme acceleratore di particelle la cui parte interna contiene elettroni ultra-relativistici generati attraverso meccanismi che sono ancora compresi solo parzialmente. Questa regione interna della magnetosfera gioviana viene alimentata da flussi di plasma caldo. Uno studio su Science dimostra che questo trasporto di plasma caldo verso l'interno è continuo e l'immissione di energia è bilanciata dalla rapida perdita per collisioni con la componente più fredda.

Riproduzione artistica del pianeta Giove

Riproduzione artistica del pianeta Giove

Comprendere il trasporto dei cosiddetti ‘elettroni caldi’ (ossia ad energia sopra 10 keV) nella magnetosfera interna di Giove è molto importante per comprendere la generazione di elettroni ultra-relativistici (ad energia di qualche decina di MeV) in questa esotica regione del sistema solare. Gli elettroni ultra-relativistici nella magnetosfera interna di Giove in effetti sono quelli più energetici in tutto il sistema solare e si generano principalmente attraverso risonanza con onde Whistler-mode, eccitate da elettroni caldi iniettati dalle regioni tra 10 e 30 raggi gioviani dal pianeta.

Tuttavia, dal momento che le osservazioni in situ sono molto limitate, la nostra conoscenza sui dettagli del trasporto di plasma nella magnetosfera interna di Giove è ancora largamente incompleta. L’articolo di Yoshioka et al. fornisce un contributo importante in questo contesto, basato sull’analisi degli spettri EUV ottenuti dallo strumento EXCEED (Extreme Ultraviolet Spectroscope for Exospheric Dynamics) a bordo della sonda Hisaki il 29 Novembre 2013. Gli autori hanno applicato la tecnica della diagnosi spettrale (un metodo che in pratica consente l’accoppiamento tra i parametri del plasma e l’intensità delle righe di emissione EUV) per ottenere la densità della componente di elettroni caldi in funzione della distanza radiale da Giove, fra 5,9 e 7,6 raggi gioviani.

L’analisi ha confermato precedenti stime della densità locale degli elettroni, ottenute attraverso misure in situ della Voyager 1, suggerendo, però, che la frazione della densità degli elettroni caldi rispetto al totale sia più elevata di quella ottenuta da precedenti misure in situ e prevista dai modelli. La parte più innovativa di questo lavoro, tuttavia, è la dimostrazione che questa frazione della densità degli elettroni caldi è in graduale aumento con l’aumentare della distanza da Giove, su entrambi i lati del terminatore (ossia sia all’alba sia al tramonto). Questo fatto è indicativo di un trasporto continuo di plasma caldo verso l’interno della magnetosfera Gioviana tale da bilanciarsi con la sua rapida perdita energetica (per collisioni con la componente più fredda).

In vista delle future missioni al sistema di Giove, i risultati di Yoshioka et al. sono di notevole importanza, soprattutto per gli studi sui processi di generazione-perdita di plasmi nella magnetosfera di Giove, sui meccanismi di accelerazione del plasma e della generazione di aurore e sull’accoppiamento dell’esosfera del pianeta gigante con la sua magnetosfera.

* Planetologa INAF-IAPS esperta dell’ambiente di Giove

 

Fonte: Media INAF | Scritto da Christina Plainaki*