Revelan detalles inéditos sobre un fenómeno similar a las auroras boreales en Júpiter: cómo ocurre

El Telescopio Espacial James Webb (JWST) ha permitido a un equipo internacional liderado por la científica Katie Knowles realizar observaciones inéditas de las auroras de Júpiter, según informó la Universidad de Northumbria.

Las observaciones, publicadas en la revista Geophysical Research Letters, se centraron en las huellas aurorales infrarrojas creadas por lunas llamadas Ío y Europa.

Según la NASA, las auroras se producen cuando partículas cargadas de alta energía ingresan en la atmósfera de un planeta cerca de los polos magnéticos y colisionan con los gases. En la Tierra reciben el nombre de auroras boreales o australes, pero en Júpiter estos eventos alcanzan proporciones mucho mayores y exhiben una energía cientos de veces superior a la registrada en nuestro planeta.

El reciente hallazgo científico revela la estructura de temperatura y densidad de la atmósfera superior de este gigante gaseoso, así como variaciones provocadas por la interacción de sus lunas.

Durante una campaña de 22 horas en septiembre de 2023, el equipo bajo la dirección del Dr. Henrik Melin y el profesor Tom Stallard, ambos de la Universidad de Northumbria, obtuvo imágenes con el JWST que siguieron las auroras alrededor del borde de Júpiter y capturaron por primera vez la estructura espectral detallada de estas huellas. La principal autora del estudio, Katie Knowles, destacó: “Estas emisiones se habían medido anteriormente en longitudes de onda ultravioleta e infrarroja, pero solo respecto a su intensidad. Por primera vez, hemos podido describir las propiedades físicas de las huellas aurorales: la temperatura de la atmósfera superior y la densidad iónica, algo nunca antes descrito”.

A diferencia de la Tierra, donde las auroras polares responden casi exclusivamente a la interacción con el viento solar, en Júpiter, la presencia de sus lunas galileanas (ío, Europa, Ganímedes y Calisto) genera auroras adicionales, algunas de las más potentes y persistentes del sistema solar. El campo magnético de Júpiter rota junto al planeta aproximadamente cada 10 horas, mientras que sus satélites lo hacen a velocidades notablemente inferiores. ío, por ejemplo, tarda unas 42,5 horas en completar su órbita.

El papel volcánico de ío y la dinámica del toro de plasma

La luna ío es el objeto más volcánico conocido en el sistema solar. Cada segundo, sus volcanes emiten cerca de 1.000 kilogramos de material al espacio. Este material ionizado conforma el llamado “toro de plasma de ío”, una nube en forma de rosquilla que rodea Júpiter y desde la cual las lunas, al moverse, generan fuertes corrientes eléctricas responsables de los puntos más intensos de la aurora.

Según Knowles, “las lunas interactúan constantemente con el campo magnético y el plasma que rodea el planeta. Esta interacción hace que partículas altamente energéticas viajen por las líneas del campo magnético y luego se estrellen contra la atmósfera del planeta, creando las huellas aurorales que indican la órbita de las lunas alrededor de Júpiter. La aurora de Júpiter es la más potente y constante de todas las auroras del sistema solar”.

Lo revelador de la nueva serie de imágenes, obtenidas mediante radiación infrarroja gracias a la colaboración entre la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense, no reside solo en la nitidez de las auroras, sino en que la huella auroral provocada por ío contenía un “punto frío” con condiciones radicalmente distintas a lo esperado.

Detección de puntos fríos y extrema variabilidad en pocos minutos

Dentro de la huella auroral de ío, el JWST registró un punto de temperatura de solo 538 Kelvin (265 °C), significativamente más bajo que la aurora principal de Júpiter, que alcanzaba 766 Kelvin (493 °C). En ese lugar, la densidad de material fue tres veces superior a la habitual, y el equipo detectó densidades iónicas de cationes trihidrógeno (H₃⁺) hasta tres veces superiores a las de la aurora principal, con fluctuaciones que llegaron a variaciones de densidad de hasta 45 veces dentro de la misma región.

“La variabilidad extrema tanto en temperatura como en densidad dentro de la huella auroral de ío ocurrió en una escala de minutos. Esto nos indica que el flujo de electrones de alta energía que impactan la atmósfera de Júpiter está cambiando increíblemente rápido”, explicó Knowles.

Tales observaciones sugieren que los procesos físicos que rigen la atmósfera superior de Júpiter y su interacción con los satélites son mucho más complejos y cambiantes de lo que se creía.

Nuevas vías para investigar el comportamiento atmosférico de otros planetas gigantes

Estas huellas aurorales, que en ocasiones presentan “mini-auroras” impulsadas por cada luna, ofrecen a la ciencia la oportunidad de estudiar un laboratorio natural de magnetosferas y atmósferas en interacción. Según Knowles, “este trabajo abre nuevas vías para estudiar no solo a Júpiter y sus otras lunas galileanas, sino también, potencialmente, a otros planetas gigantes y sus sistemas lunares”. Mencionó particularmente la luna Encélado de Saturno, capaz de generar asimismo huellas aurorales, lo que plantea si allí se producen fenómenos equivalentes.

La investigadora subrayó que solo obtuvieron estas condiciones anómalas en una de las cinco instantáneas analizadas, lo que suscita nuevas preguntas sobre la frecuencia de estos procesos y su dependencia de factores locales o globales. “¿Con qué frecuencia ocurre? ¿Se activa y desactiva? ¿Cómo cambia con las diferentes condiciones?”, planteó Knowles.

Con el objetivo de mantener una observación prolongada que le permita discernir si esta extrema variabilidad es algo usual o excepcional, Knowles ha conseguido más de 32 horas de observación con el Telescopio Infrarrojo de la NASA en Hawái. Estas sesiones, repartidas en seis noches de enero de 2026, facilitarán un seguimiento del desplazamiento y evolución de la huella mientras esta gira junto al planeta.