Júpiter utiliza un sistema sorprendentemente complejo para defenderse de las partículas del Sol

Los hallazgos de la misión Juno de la NASA podrían ayudar a los científicos a comprender las poderosas ondas de choque producidas por las estrellas moribundas en todo el universo.

Un equipo de investigación liderado por la Universidad de Iowa ha publicado en un nuevo estudio las observaciones más detalladas hasta la fecha de la onda de choque de Júpiter, el gigante gaseoso de nuestro sistema solar. Los hallazgos, obtenidos a través de la misión Juno de la NASA, revelan diferencias clave entre la onda de choque de Júpiter y la de la Tierra. Además, podrían contribuir a una mejor comprensión de la física del funcionamiento de las ondas de choque en liberaciones de energía aún más potentes, como las de las estrellas moribundas.

Por qué es importante

Las ondas de choque frontales son un proceso fundamental en física. Los aviones supersónicos generan ondas de choque cuando superan la velocidad del sonido, y los vientos solares supersónicos las generan al chocar con planetas. La onda de choque frontal de la Tierra es un ejemplo, pero la mucho más intensa de Júpiter muestra cómo cambian estos procesos en condiciones más extremas. Algunas de las ondas de choque más energéticas del universo son producidas por estrellas moribundas, o supernovas, que pueden afectar al espacio y a cualquier forma de vida que pueda existir en otros planetas.

La onda de choque frontal es una barrera invisible situada entre el Sol y el campo magnético de un planeta. Constituye la primera línea de defensa contra la ráfaga supersónica de partículas energéticas provenientes del Sol, conocida como viento solar.

En la Tierra, la onda de choque frontal es importante porque marca el punto donde el viento solar se ralentiza, se calienta y luego se desvía alrededor de nuestro planeta. Si esto no ocurriera, nuestra Tierra sería bombardeada por el viento solar y esas partículas dañinas podrían alcanzar nuestra atmósfera y hacer que la vida en la Tierra sea menos segura.

Debido a que Júpiter es un planeta gaseoso, los científicos han estado interesados en comprender en qué se diferencia la física de su onda de choque de la de la Tierra y qué significa esto para otros planetas y cuerpos del universo.

En el estudio, los investigadores descubrieron que Júpiter utiliza múltiples frecuencias de ondas de plasma, a las que denominan «armónicos», para contrarrestar la intensidad del viento solar. Es como generar una nota musical más rica tocando varios acordes con un solo rasgueo de guitarra; cuantas más frecuencias utilicen las ondas de plasma, más eficaz será absorber el impacto del viento solar en la onda de choque. En la Tierra, las ondas de plasma en la onda de choque utilizan principalmente una sola frecuencia, suficiente para contrarrestar el viento solar.

«Júpiter ha encontrado su propia manera de lidiar con el viento solar, mediante ondas de plasma más intensas y con estructuras armónicas más complejas», explica Jayasri Joseph, investigadora postdoctoral del Departamento de Física y Astronomía de Iowa y autora principal del estudio. «Esto es importante porque, al tener múltiples frecuencias, se pueden calentar más partículas del viento solar y ralentizarlas».

Los investigadores hallaron otra diferencia entre ambos planetas: Júpiter utiliza una serie de regiones, llamadas ondas de choque pequeñas, para interactuar con el viento solar y frenarlo antes de que se encuentre con la onda de choque principal del planeta. La Tierra, en cambio, opta por un método más sencillo, utilizando su onda de choque principal como única barrera.

“La Tierra no necesita tomar estas medidas adicionales para lidiar con el viento solar porque el impacto no es tan potente”, afirma Bill Kurth, científico investigador del Departamento de Física y Astronomía de Iowa y coautor del estudio, quien ha participado en la misión Juno desde su lanzamiento en 2011.

Los investigadores afirman que la física del choque de proa en Júpiter podría ayudar a explicar cómo las estrellas u otros cuerpos distantes manejan el enorme volumen de energía liberado por los restos de supernovas, las etapas finales y cataclísmicas de una estrella moribunda.

“Dado que se producen choques aún más potentes alrededor de objetos astrofísicos como los remanentes de supernovas, el choque frontal de Júpiter ofrece un laboratorio natural cercano para explorar y comprender cómo la naturaleza convierte enormes cantidades de energía de flujo en calor y partículas energéticas”, dice Joseph.

Los resultados provienen de datos recopilados en diciembre de 2024 por la sonda Juno, que orbita Júpiter desde julio de 2016. Físicos de Iowa diseñaron y construyeron el instrumento Juno Waves, fundamental para la recopilación de datos que condujeron a estos hallazgos. Hasta la llegada de Juno, ninguna nave espacial había logrado medir con precisión la complejidad de las ondas de plasma en la onda de choque frontal de un planeta exterior. Las naves anteriores solo habían detectado la presencia de dicha onda.

El estudio se titula “Observaciones de ondas de plasma desde la nave espacial Juno en el choque de proa de Júpiter”. Fue publicado en línea el 31 de julio en la revista Nature Communications.

Fuente: Universidad de Iowa