Космический зонд «Юнона» впервые зарегистрировал в атмосфере Юпитера следы Каллисто — второго по размеру спутника газового гиганта. Ранее подобные «подписи», зажигающие полярные сияния, наблюдали только у Ио, Европы и Ганимеда.
Яркие полярные сияния Юпитера возникают не только в результате взаимодействия с солнечным ветром (когда частицы, направляемые магнитным полем, возбуждают атомы атмосферы, заставляя их излучать), но и со своими лунами, пересекающими линии его мощного магнитного поля. В отличие от Земли, где сияния возникают лишь под влиянием солнечной активности, крупнейшие спутники Юпитера оставляют собственные уникальные «подписи» в атмосфере гиганта.
До сих пор с ними уверенно связывали лишь три галилеевых спутника — Ио, Европу и Ганимед, — в то время как вклад Каллисто оставался гипотетическим: слабый сигнал этой луны чаще всего оказывался скрыт в ярком свечении главного овала Юпитера. Подтвердить ее след в атмосфере газового гиганта не получилось даже с помощью космического телескопа «Хаббл».
Ситуация изменилась благодаря миссии NASA «Юнона», которая с 2016-го исследует Юпитер с полярной орбиты. Зафиксировать след Каллисто удалось в сентябре 2019 года: в тот момент магнитосфера планеты значительно расширилась под действием слабого солнечного ветра, что привело к смещению яркого аврорального овала примерно на 1800 километров к экватору.
Зонд уловил характерное двойное свечение — два пятна яркостью 108 и 137 килорелей (единица измерения интенсивного потока фотонов), соответствующие потокам электронов, ускоренных во взаимодействии с Каллисто. При этом значения оказались намного ниже сияний от Ио (до 2000 килорелей), Европы (до 180 килорелей) и Ганимеда (до 900 килорелей).
Эту разницу авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Communications,
объяснили меньшей эффективностью передачи энергии между спутником и магнитосферой, а также особенностями положения Каллисто в плазменной среде Юпитере.
Измерение параметров плазмы в магнитной трубке, соединяющей спутник и планету, с помощью установленных на борту аппарата приборов JADE и Waves, позволило зарегистрировать электроны с энергией около 10 килоэлектронвольт, а также электростатические волны, связанные с этими пучками частиц. Они, по расчетам, способны запускать радиоволновое излучение, однако его мощность оказалась слишком слабой для прямого обнаружения.
Окончательно подтвердить наличие следа Каллисто в атмосфере газового гиганта позволили стабильность свечения и совпадение с расчетной орбитальной скоростью луны. Таким образом астрономы завершили «семейный портрет» галилеевых спутников, показав, что все они без исключения оставляют свои «подписи» в атмосфере Юпитера.
Результаты научной работы, полученные исследовательской группой под руководством Йонаса Рабиа (Jonas Rabia) из Университета Тулузы (Франция), открывают новые перспективы для изучения подобных процессов в других планетных системах.