Giove nelle frequenze radio

Nel 1955, Bernard Burke e Kenneth Franklin del Carnegie Institution of Washington, utilizzando un’antenna per radio astronomia chiamata Croce di Mills, scoprirono che il pianeta Giove emette intensi radio segnali a 22.2 MHz.

Allertato da questa scoperta, un astronomo australiano, C. A. Shain, analizzò delle registrazioni di Giove fatte nel 1950-51 alla frequenza di 18.3 MHz. Trovò che Giove emetteva più rumore radio quando era rivolto verso la Terra in un particolare modo. Questo voleva dire che i radio segnali provenivano da sorgenti localizzate a particolari longitudini. Nel 1964 E. Keith Bigg scoprì una connessione tra le tempeste radio di Giove e la posizione orbitale del suo satellite Io. Giove, caratterizzato da una magnetosfera molto intensa dalla forma a strati toroidale, si discosta dagli altri pianeti per emissioni sporadiche, polarizzate e molto intense, che fanno pensare alla presenza di meccanismi non termici.

Radiomappa di Giove (Cortesia NRAO)

Le radiazioni (burst), sporadiche, sono il risultato di violenti processi nell'atmosfera del pianeta collegati al moto del suo satellite Io, ed hanno potenza tale da poter essere rivelata da dispositivi amatoriali.

La magnetosfera di Giove contiene particelle cariche provenienti dal satellite Io, in aggiunta al vento solare intrappolato nelle linee del suo campo magnetico. Una densa nuvola di elettroni forma un anello intorno all’equatore magnetico di Giove. I vulcani di Io lanciano, con grande potenza, gas elettricamente conduttori verso la zona interna della magnetosfera. L'energia per l'attività vulcanica del satellite deriva probabilmente dalle forze di marea sprigionate dall'interazione tra Io, Giove e altri due satelliti naturali del pianeta, Europa e Ganimede.

Magnetosfera di Giove ripresa dalla sonda Cassini (Cortesia ESA)

I tre satelliti si trovano in risonanza orbitale reciproca, in modo che Io completa due orbite per ogni orbita di Europa, la quale a sua volta completa due orbite per ogni orbita di Ganimede. Sebbene Io rivolga sempre lo stesso emisfero verso Giove (per un fenomeno di rotazione sincrona), l'interazione gravitazionale con Europa e Ganimede provoca periodiche oscillazioni che finiscono per causare allungamenti e contrazioni di Io fino a variare il suo diametro anche di 100 metri, e generano calore a causa della frizione interna.

Giove compie un giro su se stesso una volta ogni 10 ore ed il cono ruota con esso, come un fascio luminoso di un faro. Se la Terra si trova lungo l’asse del cono si possono sentire alcune forti esplosioni.Per riuscire ad ascoltare una di queste emissioni, bisogna prima di tutto sapere quando la Terra sarà allineata con il fascio di emissione radio e quando Io sarà nella possibilità di creare per aggiungere potenza all'intero fenomeno. Lo studio costante e sistematico delle radioemissioni di Giove nell'intervallo di frequenze da 10 MHz a circa 40 MHz costituisce una delle attività più accessibili ed affascinanti per il radioastronomo dilettante.

Attività vulcanica di Io (Cortesia NASA)

L’anello che si estende da polo a polo definisce il Tubo di Flusso di Io (IFT - Io Flux Tube) – un fascio di linee di campo magnetico che passa attraverso Io e si connette alla zona polare aurorale di Giove. Un fascio di emissione radio a forma di cono è mostrato vicino al polo nord magnetico di Giove.

I fasci radio sono dei coni, il che significa che un osservatore terrestre può rilevare segnali solo quando il sottile bordo del cono ha “spazzato” il nostro pianeta. La corrente elettrica che alimenta l’emissione radio fluisce lungo le linee di campo magnetico, dentro e vicino all’IFT. Quando Giove ruota su se stesso, il suo campo magnetico investe Io, il quale emette continuamente ioni e elettroni verso l’interno del toro.Secondo una teoria, questi elettroni sono spinti lungo le linee di campo magnetico e formano colonne verticali di plasma di diversa lunghezza, e la maggior ampiezza si ha in corrispondenza della posizione di Io, mentre il minimo si ha appena prima del passaggio di Io lungo la sua orbita intorno a Giove.

Colonne di Plasma (Cortesia Imai Lab.)