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Juno sintoniza la radio joviana activada por la luna volcánica de Júpiter Ío

Al escuchar la lluvia de electrones que fluye hacia Júpiter desde su luna volcánica Ío, los investigadores que utilizan la nave espacial Juno de la NASA han descubierto qué desencadena las poderosas emisiones de radio dentro del gigantesco campo magnético del enorme planeta. El nuevo resultado arroja luz sobre el comportamiento de los enormes campos magnéticos generados por planetas gigantes gaseosos como Júpiter.

Juno sintoniza una de sus estaciones de radio favoritas. Escucha las emisiones de radio decamétricas generadas por la interacción de Ío con el campo magnético de Júpiter. El instrumento Waves en Juno detecta señales de radio cada vez que la trayectoria de Juno cruza hacia el haz, que es un patrón en forma de cono. Este patrón de haz es similar a una linterna que solo emite un anillo de luz en lugar de un haz completo. Los científicos de Juno luego traducen la emisión de radio detectada a una frecuencia dentro del rango audible del oído humano.
Universidad de Iowa / SwRI / NASA

Júpiter tiene el campo magnético más grande y poderoso de todos los planetas de nuestro Sistema Solar; la fuerza en su origen es unas 20 000 veces más potente que la de la Tierra. Es golpeado por el viento solar, una corriente de partículas cargadas eléctricamente y campos magnéticos que soplan constantemente desde el Sol. Dependiendo de la fuerza con que sople el viento solar, el campo magnético de Júpiter puede extenderse hacia afuera hasta 3.200 millones de kilómetros (dos millones de millas) hacia el Sol y extenderse a más de 965 millones de kilómetros (más de 600 millones de millas) del Sol, hasta la órbita de Saturno. Júpiter tiene varias lunas grandes que orbitan dentro de su campo magnético masivo; Ío es la más cercana. Ío está atrapada en un tira y afloja gravitacional entre Júpiter y dos grandes lunas vecinas, lo que genera calor interno que alimenta cientos de erupciones volcánicas en su superficie.

Esta dramática imagen de Io fue tomada por Generador de Imágenes de Reconocimiento de Largo Alcance (LORRI, por sus siglas en inglés) a bordo de la nave espacial Nuevos Horizontes a las 11:04 hora universal el 28 de febrero de 2007, justo unas 5 horas después de su aproximación más cercana a Júpiter. Esta imagen procesada proporciona la mejor vista hasta ahora de la enorme columna de 290 kilómetros (180 millas) de altura del volcán Tvashtar, que en la imagen se ve arriba a la izquierda cerca del polo norte de Ío. La imagen también muestra la fuente simétrica mucho más pequeña de la columna, a unos 60 kilómetros (o 40 millas) de altura, desde el volcán Prometeo, a la izquierda de la imagen. La parte superior de una tercera columna volcánica, del volcán Masubi, entra en erupción lo suficientemente alto como para captar el sol poniente en el lado nocturno cerca de la parte inferior de la imagen, apareciendo como un parche brillante irregular contra la superficie iluminada de Ío. Varias montañas del tamaño del Everest se destacan por el sol poniente a lo largo del terminador, la línea entre el día y la noche.

NASA / JHUAPL / SwRI

Estos volcanes liberan colectivamente una tonelada de material (gases y partículas) por segundo en el espacio cerca de Júpiter. Parte de este material se divide en iones y electrones cargados eléctricamente y es rápidamente capturado por el campo magnético de Júpiter. A medida que el campo magnético de Júpiter pasa por Ío, los electrones de la luna se aceleran a lo largo del campo magnético hacia los polos del planeta. A lo largo de su camino, estos electrones generan ondas de radio "decámetros" (las llamadas emisiones de radio decamétricas o DAM). El instrumento Juno Waves puede "escuchar" esta emisión de radio que generan los electrones.

Los investigadores utilizaron los datos de Juno Waves para identificar las ubicaciones precisas dentro del vasto campo magnético de Júpiter donde se originaron estas emisiones de radio. Estos lugares se encuentran allí donde las condiciones son las adecuadas para generar las ondas de radio; tienen la fuerza del campo magnético correcta y la densidad justa de electrones (ni demasiado ni demasiado poco), según el equipo.

"La emisión de radio probablemente sea constante, pero Juno tiene que estar en el lugar correcto para poder escuchar", dijo Yasmina Martos del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y la Universidad de Maryland, College Park. Las ondas de radio emergen de la fuente a lo largo de las paredes de un cono hueco alineado y controlado por la fuerza y la forma del campo magnético de Júpiter. Juno recibe la señal solo cuando la rotación de Júpiter hace que ese cono pase sobre la nave espacial, de la misma manera que la baliza de un faro brilla brevemente sobre un barco en el mar. Martos es la autora principal de un artículo sobre esta investigación publicado en junio de 2020 en la revista Journal of Geophysical Research, Planets.

Esta es una representación del sistema y la interacción entre Júpiter e Ío. La nube azul es el anillo de plasma de Ío, que es una región de mayor concentración de iones y electrones ubicada en la órbita de esa luna. Esta imagen conceptual muestra el patrón de emisión de radio de Júpiter. Las líneas multicolores representan las líneas del campo magnético que unen la órbita de Ío con la atmósfera de Júpiter. Las ondas de radio emergen de la fuente que se encuentra en la línea de fuerza en el campo magnético y se propagan a lo largo de las paredes de un cono hueco (área gris). Juno recibe la señal solo cuando la rotación de Júpiter hace que ese cono pase sobre la nave espacial, de la misma manera que la baliza de un faro brilla brevemente sobre un barco en el mar. La órbita de Juno está representada por la línea blanca que cruza el cono.

NASA / GSFC / Jay Friedlander

Los datos de Juno permitieron al equipo calcular que la energía de los electrones que generan las ondas de radio es mucho más alta de lo que se había estimado anteriormente: hasta 23 veces mayor. Además, no es necesario que los electrones provengan de una luna volcánica. Por ejemplo, podrían estar en el campo magnético del planeta (magnetósfera) o provenir del Sol como parte del viento solar, según el equipo.

Más sobre este proyecto y la misión Juno

La investigación fue financiada por el Proyecto Juno bajo las subvenciones de la NASA NNM06AAa75c y 699041X al Instituto de Investigación del Suroeste, San Antonio, Texas, y la subvención NNN12AA01C de la NASA al Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, una división de Caltech en Pasadena, California. El equipo está compuesto por investigadores del Centro de Vuelo Espacial Goddard; el Instituto Nacional de Tecnología (KOSEN) de Tokio, Japón; Niihama College en Niihama, Ehime, Japón; la Universidad de Iowa, en la ciudad de Iowa; y la Universidad Técnica de Dinamarca en Kongens Lyngby, Dinamarca. JPL de la NASA gestiona la misión Juno para el investigador principal, Scott Bolton, del Instituto de Investigación del Suroeste. Juno es parte del Programa Nuevas Fronteras de la NASA, que se administra en el Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, para la Dirección de Misiones Científicas de la agencia en Washington. Lockheed Martin Space en Denver construyó y opera la nave espacial.

Por Bill Steigerwald

Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland

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