Космический аппарат «Юнона» впервые зафиксировал в атмосфере Юпитера признаки влияния Каллисто, второго по величине спутника планеты-гиганта. До этого момента подобные «отметки», вызывающие полярные свечения, отмечались лишь у Ио, Европы и Ганимеда.
Яркие полярные сияния Юпитера формируются не только из-за взаимодействия с солнечным ветром – когда частицы, под действием магнитного поля, возбуждают атомы атмосферы и вызывают их излучение. Они также возникают из-за пересечения линий мощного магнитного поля планеты ее лунами. В отличие от Земли, где сияния наблюдаются только при солнечной активности, крупнейшие спутники Юпитера оставляют собственные уникальные «подписи» в атмосфере гиганта.
Ранее с этой луной могли достоверно ассоциировать только три спутника Юпитера — Ио, Европу и Ганимед, в то время как роль Каллисто оставалась предположительной: ее слабый сигнал нередко терялся в ярком сиянии основного овала Юпитера. Даже космический телескоп «Хаббл» не смог зафиксировать ее влияние на атмосферу газового гиганта».
Благодаря миссии NASA «Юнона», которая с 2016 года проводит исследования Юпитера с полярной орбиты, обстановка претерпела изменения. След Каллисто был зафиксирован в сентябре 2019 года: в этот период магнитосфера планеты существенно расширилась из-за воздействия слабого солнечного ветра, что повлекло за собой смещение яркого аврорального овала приблизительно на 1800 километров в направлении экватора.
Аппарат зарегистрировал специфическое двойное свечение, проявившееся в виде двух областей с яркостью 108 и 137 килорелей – показатели, отражающие интенсивность потока фотонов и соответствующие потокам электронов, возникшим в результате взаимодействия с Каллисто. Зафиксированные значения оказались значительно ниже показателей сияний, наблюдаемых от Ио (до 2000 килорелей), Европы (до 180 килорелей) и Ганимеда (до 900 килорелей).
Эту разницу авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Communications,
объяснили меньшей эффективностью передачи энергии между спутником и магнитосферой, а также особенностями положения Каллисто в плазменной среде Юпитере.
Использование приборов JADE и Waves, установленных на борту аппарата, для измерения характеристик плазмы в магнитной трубке, соединяющей спутник и планету, выявило наличие электронов с энергией приблизительно 10 килоэлектронвольт, а также электростатические волны, ассоциирующиеся с этими потоками частиц. Согласно расчетам, они потенциально способны генерировать радиоволновое излучение, однако его интенсивность оказалась недостаточной для непосредственного обнаружения.
Устойчивость свечения и соответствие расчетной орбитальной скорости луны позволили окончательно установить наличие следа Каллисто в атмосфере газового гиганта. Благодаря этому астрономы завершили формирование «семейного портрета» галилеевых спутников, продемонстрировав, что каждый из них оставляет свой след в атмосфере Юпитера.
Исследование, проведенное исследовательской группой под руководством Йонаса Рабиа из Университета Тулузы (Франция), предоставило новые возможности для изучения аналогичных процессов в других планетных системах.