De planetaire stralingsomgeving van Jupiter is de meest intense in het zonnestelsel. NASA's Juno-ruimtevaartuig cirkelt sinds 2016 dichterbij de planeet dan enige eerdere missie, het onderzoeken van de binnenste stralingsgordels vanuit een unieke polaire baan. De baan van het ruimtevaartuig heeft de eerste volledige breedte- en lengtestudie van de stralingsgordels van Jupiter mogelijk gemaakt. Becker et al. gebruik maken van deze mogelijkheid om de ontdekking van een nieuwe populatie zware, hoogenergetische ionen gevangen op de middelste breedtegraden van Jupiter.

De auteurs pasten een nieuwe techniek toe om deze populatie te detecteren; in plaats van een deeltjesdetector of spectrometer te gebruiken om de ionen te observeren en te kwantificeren, ze gebruikten Juno's star-tracking camerasysteem. Sterrenvolgers, of stellaire referentie-eenheden (SRU's), zijn navigatiecamera's met hoge resolutie waarvan de primaire missie het gebruik van observaties van de lucht is om de precieze oriëntatie van het ruimtevaartuig te berekenen. De SRU aan boord van het Juno-ruimtevaartuig is een van de zwaarst afgeschermde componenten, bood zes keer meer stralingsbescherming dan de andere systemen van het ruimtevaartuig in zijn stralingskluis.

Ondanks de zware bescherming, ionen en elektronen met zeer hoge energieën dringen nog steeds af en toe door de afscherming en treffen de SRU-sensor. Deze studie concentreert zich op 118 ongewone gebeurtenissen die toesloegen met een veel hogere energie dan de typische doordringende elektronen. Met behulp van computermodellering en laboratoriumexperimenten, de auteurs stelden vast dat deze ionen 10 en 100 keer meer energie afzetten dan penetrerende protonen en elektronen, respectievelijk.

Om potentieel verantwoordelijke ionensoorten te identificeren, de auteurs onderzochten de morfologie van de sensoraanvallen. Hoewel de meeste treffers slechts enkele pixels activeren, een paar gebeurtenissen met een lage invalshoek kunnen strepen veroorzaken waarin energie wordt afgezet als het deeltje opeenvolgende pixels binnendringt. Simulatiesoftware kan de energiedepositie voorspellen van verschillende deeltjes die door materie bewegen, het verstrekken van kandidaten voor de ionen die Juno tegenkomt. Ionensoorten zo licht als helium of zo zwaar als zwavel zouden verantwoordelijk kunnen zijn voor ten minste enkele van de waargenomen aanvallen, zeiden de auteurs. Soorten van helium tot zuurstof kunnen verantwoordelijk zijn voor alle aanvallen, op voorwaarde dat ze een energie hebben van meer dan 100 megaelektronvolt per nucleon.

Eindelijk, de studie schrijft deze ionen toe aan de binnenrand van het synchrotron-emissiegebied, gelegen op radiale afstanden van 1,12-1,41 Jupiter-stralen en magnetische breedtegraden variërend van 31 graden tot 46 graden. Deze regio is niet verkend door eerdere missies, en deze populatie van ionen was voorheen onbekend. Met totale energieën gemeten in gigaelektronvolt, ze vertegenwoordigen de deeltjes met de hoogste energie die Juno tot nu toe heeft waargenomen.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Eos, georganiseerd door de American Geophysical Union. Lees hier het originele verhaal.