Giove accelera elettroni quasi alla velocità della luce, come fanno le supernovae

Proprio davanti a Giove, dove il vento solare colpisce per la prima volta l’enorme campo magnetico del pianeta, la sonda Juno della NASA ha misurato elettroni che viaggiavano a quasi la velocità della luce. Le particelle non sono nate così veloci. Sono state accelerate sul posto, nel confine turbolento che precede il pianeta, raggiungendo velocità persino più alte di quelle che lo stesso processo produce vicino alla Terra.

Quella singola misura va ben oltre Giove. Il modo in cui il pianeta gigante spinge particelle comuni fino a energie estreme somiglia a una versione ridotta di come la galassia fabbrica i raggi cosmici, le particelle ad alta energia che attraversano lo spazio e cadono ogni secondo sull’atmosfera terrestre. Per decenni il legame è stato un forte sospetto. Ora esiste una misura diretta del meccanismo all’opera su scala planetaria.

Tutto avviene in una regione chiamata foreshock, una zona di campi magnetici agitati e particelle riflesse che si forma appena prima dell’onda d’urto, il fronte dove il vento solare si accumula contro lo scudo magnetico di un pianeta. Dentro quella turbolenza, le condizioni magnetiche possono afferrare una frazione delle particelle di passaggio e rilanciarle in avanti più e più volte, aggiungendo energia a ogni passaggio, finché un piccolo gruppo si muove a velocità relativistica.

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Ciò che rende Giove decisivo è la sua taglia. La sua onda d’urto fa sembrare minuscola quella della Terra, e gli elettroni rilevati da Juno sono cresciuti insieme a essa, fino a energie superiori a qualunque cosa misurata nello stesso contesto vicino al nostro pianeta. Questa scalatura è il vero premio. Se un urto più grande accelera particelle a velocità maggiori in modo prevedibile, la stessa regola può estendersi ai fronti d’urto molto più vasti scagliati dalle stelle che esplodono, i principali candidati all’origine dei raggi cosmici galattici.

Il gruppo non si è affidato solo a Giove. Ha confrontato le letture di Juno con quelle di due missioni che osservano la stessa fisica vicino alla Terra, dove le sonde possono collocarsi dentro il foreshock e campionarlo in dettaglio. La corrispondenza tra scale così diverse è ciò che permette di sostenere di osservare un unico processo universale e non una stranezza locale di Giove.

L’affermazione poggia ancora sull’urto di un solo pianeta, catturato durante orbite specifiche, e gli elettroni sono solo una parte della storia dei raggi cosmici, dominata da protoni e nuclei atomici più pesanti. Estendere il risultato ai resti di supernova presuppone che la stessa fisica regga attraverso un salto enorme di dimensioni ed energia, un ponte non ancora osservato direttamente. La misura restringe la domanda; non la chiude.

Capire da dove vengono i raggi cosmici non è un rompicapo astratto. Queste particelle fissano il rischio di radiazioni per gli astronauti e l’elettronica delle sonde, alimentano la chimica delle atmosfere planetarie e trasportano energia attraverso la galassia. Legare l’accelerazione a un processo che possiamo osservare nel nostro sistema solare trasforma un mistero cosmico in qualcosa di verificabile.

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature. Juno, in orbita dal 2016, continua i suoi lunghi giri attorno a Giove, e ognuno riporta i suoi strumenti attraverso il foreshock, dove verranno fatte le prossime misure di questa accelerazione.

Tag: astronomia

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