Jupiter slynger elektroner til nær lysets hastighet, slik supernovaer gjør

Rett foran Jupiter, der solvinden for første gang treffer planetens enorme magnetfelt, målte NASAs sonde Juno elektroner som beveget seg med nesten lysets hastighet. Partiklene ble ikke født så raske. De ble akselerert på stedet, i den turbulente grensen som går foran planeten, og nådde enda høyere hastigheter enn dem samme prosess gir nær jorden.

Den ene målingen rekker langt utover Jupiter. Måten kjempeplaneten pisker vanlige partikler opp til ekstreme energier, ligner en nedskalert utgave av hvordan galaksen lager kosmisk stråling, de høyenergipartiklene som strømmer gjennom rommet og regner ned over jordens atmosfære hvert sekund. I tiår var koblingen en sterk mistanke. Nå finnes en direkte måling av mekanismen i arbeid på planetskala.

Alt skjer i et område kalt forsjokket, en sone av opprørte magnetfelt og reflekterte partikler som dannes like før baugsjokket, den skarpe fronten der solvinden hoper seg opp mot en planets magnetiske skjold. Inne i den turbulensen kan magnetiske forhold gripe en del av de passerende partiklene og slynge dem fremover om og om igjen, der hvert gjennomløp legger til energi, til en liten gruppe beveger seg med relativistisk hastighet.

Det som gjør Jupiter avgjørende, er størrelsen. Baugsjokket får jordens til å virke bittelite, og elektronene Juno fanget opp vokste med det og nådde høyere energier enn noe målt i samme miljø nær vår egen planet. Den skaleringen er gevinsten. Hvis et større sjokk akselererer partikler til høyere hastigheter på en forutsigbar måte, kan samme regel strekkes ut til de langt større sjokkfrontene som slynges ut av eksploderende stjerner, de fremste kandidatene til den galaktiske kosmiske strålingens opphav.

Teamet stolte ikke på Jupiter alene. Det sammenlignet Junos avlesninger med to oppdrag som overvåker den samme fysikken nær jorden, der farkoster kan plassere seg inne i forsjokket og prøveta det i detalj. Samsvaret på tvers av så ulike skalaer er det som lar forskerne hevde at de ser én universell prosess og ikke en lokal særegenhet ved Jupiter.

Påstanden hviler fortsatt på én enkelt planets sjokk, fanget under bestemte banepasseringer, og elektroner er bare en del av historien om kosmisk stråling, som domineres av tyngre protoner og atomkjerner. Å utvide resultatet til supernovarester forutsetter at den samme fysikken holder over et enormt sprang i størrelse og energi, en bro som ikke er observert direkte. Målingen snevrer inn spørsmålet; den lukker det ikke.

Å forstå hvor kosmisk stråling kommer fra, er ingen abstrakt gåte. Disse partiklene setter strålingsrisikoen for astronauter og farkosters elektronikk, driver kjemien i planeters atmosfærer og frakter energi gjennom galaksen. Å knytte akselerasjonen til en prosess vi kan iaktta i vårt eget solsystem, gjør et kosmisk mysterium til noe som kan etterprøves.

Resultatene ble publisert i tidsskriftet Nature. Juno, i bane siden 2016, fortsetter sine lange sløyfer rundt Jupiter, og hver av dem fører instrumentene på nytt gjennom forsjokket, der de neste målingene av denne akselerasjonen skal gjøres.

Tagger: astronomi