Зонд Juno впервые напрямую зафиксировал источник радиосигнала на орбите Юпитера

Приборы межпланетного зонда Juno, который исследует Юпитер, засекли близкий сигнал на частоте около 6,5 мегагерца, что находится в диапазоне высокочастотных радиоволн. На Земле они используются для ионосферной связи и загоризонтной радиолокации, но на орбите Юпитера их источник — природного происхождения.

Подобные сигналы известны давно: они называются декаметровыми радиовсплесками (decametric radio emission). Однако впервые космический аппарат зафиксировал их в непосредственной близости от места возникновения. Фактически зонд пролетел через источник радиовсплеска, неподалеку от Ганимеда, крупнейшего спутника Юпитера.

Датчики Juno наблюдали феномен около пяти секунд, а затем он слился с фоновым излучением. Учитывая скорость движения зонда — примерно 50 километров в секунду, — можно сделать вывод, что область пространства, где генерируется сигнал, имеет порядка 250 километров в поперечнике.

О примечательном наблюдении международная команда исследователей сообщила некоторое время назад. Оригинальная публикация была размещена в рецензируемом журнале Geophysical Research Letters. Внимание общественности она привлекла после передачи на канале KTVX, где выступал представитель NASA в штате Юта Патрик Виггинс (Patrick Wiggins).

Измерения электрического поля приборами Juno. Вертикальная шкала — частота, горизонтальная — время. Цветом показано, насколько сигналы выделяются относительно фонового излучения (красный — сильнее). Пунктирной белой линией показан зафиксированный сигнал, а сплошной — циклотронная частота электронов / ©Louis, C. K., Louarn, P., Allegrini, F., Kurth, W. S., & Szalay, J. R.(2020). Ganymede‐induced decametric radio emission: In situ observations and measurements by Juno. Geophysical Research Letters, 47, e2020GL090021. https://doi.org/10.1029/2020GL090021

Правда, журналисты почему-то причислили сигнал на орбите Юпитера (6,5-6,6 мегагерца) к диапазонам FM (65-108 мегагерц) и Wi-Fi (2,4 гигагерца или 5,1-5,8 гигагерца). Возможно, сравнение было сделано с целью показать, что радиоволны принадлежат к используемому в земной связи диапазону, а декаметровые приемопередатчики большинству не знакомы.

Рассказывая зрителям о зафиксированном аппаратом Juno радиосигнале, Патрик отметил, что его происхождение природное. Такие радиовсплески возникают в результате циклотронной мазерной неустойчивости (CMI, cyclotron maser instability). Суть этого эффекта заключается в усилении свободными электронами радиоволн. Происходит это, если частота колебаний электронов в плазме существенно ниже, чем их циклотронная частота. Тогда может стать заметным даже удачно возникший в облаке заряженных частиц случайный сигнал.

Радиовсплески формируются в тех участках магнитосферы Юпитера, где она тесно взаимодействует с магнитным полем Ганимеда. Захваченные магнитными линиями электроны могут не только порождать радиоволны. Еще один эффект, который удалось наблюдать Juno, — рентгеновское полярное сияние в атмосфере юпитерианской луны.

Запущенный в 2011 году аппарат Juno изучает гравитацию и магнитное поле Юпитера, его атмосферу и внутреннее строение. Он вышел на орбиту газового гиганта в 2016 году и уже как минимум заставил ученых серьезно пересмотреть теорию возникновения полярных сияний на этой планете. Основные задачи миссии были успешно выполнены, а в 2021 году зонд займется исследованием галилеевых спутников.