Jupiter slynger elektroner til næsten lysets hastighed, ligesom supernovaer

Lige foran Jupiter, hvor solvinden for første gang rammer planetens enorme magnetfelt, målte NASA’s sonde Juno elektroner, der bevægede sig med næsten lysets hastighed. Partiklerne blev ikke født så hurtige. De blev accelereret på stedet, i den turbulente grænse, der løber foran planeten, og nåede endnu højere hastigheder end dem, samme proces frembringer nær Jorden.

Den ene måling rækker langt ud over Jupiter. Måden, hvorpå kæmpeplaneten pisker almindelige partikler op til ekstreme energier, ligner en nedskaleret udgave af, hvordan galaksen fremstiller kosmisk stråling, de højenergipartikler, der strømmer gennem rummet og falder ned over Jordens atmosfære hvert sekund. I årtier var forbindelsen en stærk mistanke. Nu findes der en direkte måling af mekanismen i arbejde på planetskala.

Det hele sker i et område kaldet forchokket, en zone af oprørte magnetfelter og reflekterede partikler, der dannes lige før bovchokket, den skarpe front, hvor solvinden hober sig op mod en planets magnetiske skjold. Inde i den turbulens kan magnetiske forhold gribe en del af de forbipasserende partikler og slynge dem fremad igen og igen, hvor hvert gennemløb tilføjer energi, indtil en lille gruppe bevæger sig med relativistisk hastighed.

Det, der gør Jupiter afgørende, er dens størrelse. Dens bovchok får Jordens til at virke lillebitte, og de elektroner, Juno opfangede, voksede med det og nåede højere energier end noget målt i samme miljø nær vores egen planet. Den skalering er gevinsten. Hvis et større chok accelererer partikler til højere hastigheder på en forudsigelig måde, kan samme regel strækkes ud til de langt større stødfronter, som eksploderende stjerner slynger af sted, de førende kandidater til den galaktiske kosmiske strålings oprindelse.

Holdet støttede sig ikke til Jupiter alene. Det sammenlignede Junos aflæsninger med to missioner, der overvåger den samme fysik nær Jorden, hvor fartøjer kan placere sig inde i forchokket og prøvetage det i detaljer. Overensstemmelsen på tværs af så forskellige skalaer er det, der lader forskerne hævde, at de ser én universel proces og ikke en lokal særhed ved Jupiter.

Påstanden hviler stadig på en enkelt planets chok, fanget under bestemte kredsløbspassager, og elektroner er kun en del af historien om kosmisk stråling, der domineres af tungere protoner og atomkerner. At udvide resultatet til supernovarester forudsætter, at samme fysik holder hen over et enormt spring i størrelse og energi, en bro, der ikke er observeret direkte. Målingen indsnævrer spørgsmålet; den lukker det ikke.

At forstå, hvor kosmisk stråling kommer fra, er ikke en abstrakt gåde. Disse partikler fastsætter strålingsrisikoen for astronauter og fartøjers elektronik, driver kemien i planeters atmosfærer og fører energi gennem galaksen. At binde accelerationen til en proces, vi kan iagttage i vores eget solsystem, gør et kosmisk mysterium til noget, der kan efterprøves.

Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Nature. Juno, i kredsløb siden 2016, fortsætter sine lange sløjfer om Jupiter, og hver enkelt fører instrumenterne på ny gennem forchokket, hvor de næste målinger af denne acceleration skal foretages.

Tags: astronomi