A bordo de la nave espacial Juno de la NASA, configurada para entrar en la órbita de Júpiter el 4 de julio, hay instrumentos que ayudarán a los científicos a responder preguntas fundamentales no solo sobre el planeta más grande del sistema solar sino también sobre la Tierra y el universo.
"Veo a Júpiter como un eslabón perdido", dijo Barry Mauk del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins APL en Laurel, Maryland. Mauk lidera el equipo de investigación para el Instrumento de Detector de Partículas Energéticas de Júpiter JEDI, que fue construidopor APL. "Júpiter es el vínculo entre los entornos espaciales cercanos que estudiamos en planetas como la Tierra, y sistemas astrofísicos distantes donde los campos magnéticos dominan, como las regiones de formación estelar en etapas tempranas y las regiones de radiación hiperenergética como la Nebulosa del Cangrejo.Juno no solo nos ayudará a comprender mejor a Júpiter, nos ayudará a comprender mejor el universo que nos rodea y nuestro lugar en él ".
JEDI consta de tres detectores del tamaño de una caja de zapatos, cada uno de los cuales ve un "corte" tridimensional de 120 grados por 12 grados del cielo; las unidades están posicionadas para proporcionar una vista de muestreo continua de 360 grados del espacio alrededor de JunoEstos detectores proporcionarán datos sobre partículas con energías en el rango de 30 a aproximadamente 1,000 kiloelectrones voltios keV que rodean el planeta y ayudarán a crear las auroras enormes y poderosas que rodean las regiones polares de Júpiter. JEDI detecta electrones e iones como protones, helio,oxígeno y azufre que interactúan con la atmósfera de Júpiter en la creación de la aurora; también mide átomos neutros energéticos que emanan de la atmósfera auroral de Júpiter.
"Un aspecto único de JEDI es su capacidad de medir simultáneamente las partículas entrantes desde muchas direcciones, lo que permite a JEDI obtener instantáneas casi instantáneas de las distribuciones de partículas completas", dijo Dennis Haggerty, científico de instrumentos de APL para la investigación de JEDI. "Esta capacidad escrucial para revelar la física fundamental de la aurora de Júpiter debido a la velocidad extremadamente rápida de la nave espacial Juno cuando pasa sobre los polos de Júpiter. Juno se moverá a más de 30 millas por segundo 50 km / s a través de estructuras aurorales conocidas comoestrecho como 50 millas 80 km de ancho ".
Cada instrumento JEDI combina una cámara de tiempo de vuelo con una serie de detectores de estado sólido SSD para determinar la dirección del movimiento, la velocidad y la energía de las partículas energéticas que ingresan a JEDI. Estas medidas combinadas también permiten que JEDI determineLa composición en masa de las partículas entrantes.
Esa nueva información ayudará a los científicos en su búsqueda para aprender más acerca de dónde provienen las partículas, cómo se energizan y qué desencadena la liberación de energía de estas partículas en pantallas aurorales brillantes ". Júpiter tiene la aurora más intensa e interesanteen todo el sistema solar ", dijo Mauk, quien ha estudiado sistemas de partículas en la Tierra, en otros planetas y en todo el sistema solar en misiones de la NASA, incluidas Voyager, Galileo, las sondas Van Allen, Cassini y Magnetosphere Multiscale MMS". La aurora de Júpitertiene una densidad de potencia 10 veces mayor que la de la Tierra, y una potencia total que es un factor de 100 mayor. Lo que queremos saber es, ¿cómo se energiza este sistema? "
Junto con JEDI, un segundo instrumento de partículas llamado Experimento de Distribuciones Aurorales Jovianas JADE estudiará partículas de menor energía iones de 5 a 50 keV; electrones de 0,1 a 100 keV involucradas en los mismos procesos; JADE fue construidopor el Southwest Research Institute SwRI en San Antonio, Texas. Además, otros dos instrumentos juegan un papel en la investigación de campos y partículas: el Magnetometer Experiment MAG, que visualizará el campo magnético de Júpiter en 3-D, y las Wavesinstrumento, que medirá ondas de radio y plasma en la magnetosfera de Júpiter.
Las poblaciones de partículas electrones e iones alrededor de Júpiter se alimentan de manera diferente a las de la Tierra. El viento solar proporciona la energía a las partículas que rodean nuestro planeta, algunas de las cuales están atrapadas en regiones gemelas en forma de rosquilla llamadascinturones de radiación; en Júpiter, las fuerzas de rotación producen la energía impulsora para el sistema Júpiter gira a una velocidad mucho más alta que la Tierra; un día de Júpiter dura aproximadamente 10 horas. "De la misión Van Allen Probes de la NASA, aprendimos cómo las partículas de alta energíaestán acelerados en la Tierra. ¿Será diferente en Júpiter? Vamos a averiguarlo ", dijo Mauk.
Incluso antes de que Juno llegue a Júpiter, el equipo de JEDI ha estado trabajando. En enero de 2016, mientras la nave espacial todavía estaba a millones de millas de Júpiter, JEDI comenzó operaciones científicas formales para realizar dos investigaciones del medio interplanetario en el enfoque deel planeta.
El primero implicaba mirar lo que se conoce como iones aguas arriba. "Júpiter es un planeta muy permeable", dijo Haggerty. "Tiene una identidad de partículas única, especialmente en términos de azufre, que no se encuentra en grandes cantidades en elviento solar, y hemos visto partículas de Júpiter 'río arriba' del planeta de misiones como Voyager, Galileo y New Horizons ". Además de que Júpiter es una fuente única de iones de azufre enérgicos, también se cree que produceelectrones energéticos que se observan a grandes distancias del planeta.
El equipo de JEDI observará estos iones río arriba en el acercamiento a Júpiter y responderá una pregunta sobre su origen. "Vamos a buscar azufre; si lo vemos, sabremos que de alguna manera lograremos escapar de Júpiterinfluir y empujar contra el viento solar. Creemos que ya hemos visto indicios de ello ", dijo Haggerty.
La segunda pregunta que varios de los equipos de Juno están explorando es: ¿cómo y en qué medida el viento solar causa cambios en la aurora masiva de Júpiter? Esta investigación también debe ocurrir antes de la llegada porque "estamos coordinando con otros observatoriosen la Tierra y en el espacio para buscar choques y cambios repentinos que pudiéramos ver antes de golpear el entorno espacial alrededor de Júpiter ", dijo Chris Paranicas de APL, científico de JEDI y co-investigador de Juno.
El equipo también está trabajando duro preparándose para la fase orbital de la misión, donde se espera que las principales preguntas sobre el gigante gaseoso sean respondidas. "De lo que JEDI y JADE y el resto de los instrumentos en Juno nos dirán, nosotrosdebería poder entender más sobre las partículas y los cinturones de radiación que podemos observar alrededor de objetos distantes y más enérgicos como la Nebulosa del Cangrejo ", dijo Mauk." Es por eso que Júpiter es un eslabón perdido y esa es una de las razones por las que amo a Júpiter."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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