Muy por encima de la superficie, el campo magnético de la Tierra desvía constantemente las partículas supersónicas entrantes del Sol. Estas partículas se alteran en regiones fuera del campo magnético de la Tierra, y algunas se reflejan en una región turbulenta llamada premontaje. Nuevas observaciones de la NASA THEMISLa misión muestra que esta región turbulenta puede acelerar electrones hasta velocidades cercanas a la velocidad de la luz. Estas partículas extremadamente rápidas se han observado en el espacio cercano a la Tierra y en muchos otros lugares del universo, pero los mecanismos que los aceleran aún no se han entendido concretamente.
Los nuevos resultados proporcionan los primeros pasos hacia una respuesta, al tiempo que abren más preguntas. La investigación encuentra que los electrones pueden acelerarse a velocidades extremadamente altas en una región más alejada de la Tierra de lo que se pensaba anteriormente posible, lo que lleva a nuevas investigaciones sobre las causasaceleración. Estos hallazgos pueden cambiar las teorías aceptadas sobre cómo los electrones pueden acelerarse no solo en choques cerca de la Tierra, sino también en todo el universo. Tener una mejor comprensión de cómo se energizan las partículas ayudará a los científicos e ingenieros a equipar mejor a las naves espaciales y a los astronautas para tratarestas partículas, que pueden causar un mal funcionamiento del equipo y afectar a los viajeros espaciales.
"Esto afecta a casi todos los campos que se ocupan de partículas de alta energía, desde estudios de rayos cósmicos hasta erupciones solares y eyecciones de masa coronal, que tienen el potencial de dañar los satélites y afectar a los astronautas en expediciones a Marte", dijo Lynn Wilson,autor principal del artículo sobre estos resultados en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.
Los resultados, publicados en Cartas de revisión física el 14 de noviembre de 2016, describa cómo tales partículas pueden acelerarse en regiones específicas justo más allá del campo magnético de la Tierra. Por lo general, una partícula que fluye hacia la Tierra primero encuentra una región límite conocida como choque de arco, que forma una barrera protectora entreSol y Tierra. El campo magnético en el arco de choque ralentiza las partículas, haciendo que la mayoría se desvíe de la Tierra, aunque algunas se reflejan hacia el Sol. Estas partículas reflejadas forman una región de electrones e iones llamada región de premontaje.
Algunas de esas partículas en la región de premontaje son electrones e iones altamente energéticos y de rápido movimiento. Históricamente, los científicos han pensado que una de las formas en que estas partículas alcanzan esas altas energías es rebotando de un lado a otro a través del arco de choque, obteniendo un poco de energía extrade cada colisión. Sin embargo, las nuevas observaciones sugieren que las partículas también pueden ganar energía a través de la actividad electromagnética en la región de premonición.
Las observaciones que llevaron a este descubrimiento fueron tomadas de uno de los satélites de la misión THEMIS, abreviatura de Historia del tiempo de eventos e interacciones de macroescala durante subtormentas. Los cinco satélites THEMIS rodearon la Tierra para estudiar cómo la magnetosfera del planeta capturaba y liberaba energía solarenergía eólica, para comprender qué inicia las subtormentas geomagnéticas que causan auroras. Las órbitas THEMIS llevaron a la nave espacial a través de las regiones fronterizas de premontaje. La misión primaria THEMIS concluyó con éxito en 2010 y ahora dos de los satélites recopilan datos en órbita alrededor de la luna.
Operando entre el sol y la Tierra, la nave espacial encontró electrones acelerados a energías extremadamente altas. Las observaciones aceleradas duraron menos de un minuto, pero fueron mucho más altas que la energía promedio de las partículas en la región, y mucho más de lo que puede explicarse porcolisiones solas. Las observaciones simultáneas de la nave espacial Wind y STEREO no mostraron ráfagas de radio solar o choques interplanetarios, por lo que los electrones de alta energía no se originaron de la actividad solar.
"Este es un caso desconcertante porque estamos viendo electrones energéticos donde creemos que no deberían estar, y ningún modelo se ajusta a ellos", dijo David Sibeck, coautor y científico del proyecto THEMIS en NASA Goddard. "Hayuna brecha en nuestro conocimiento, falta algo básico "
Los electrones tampoco podrían haberse originado a partir del choque del arco, como se había pensado anteriormente. Si los electrones fueran acelerados en el choque del arco, tendrían una dirección y ubicación de movimiento preferidas, en línea con el campo magnético y alejándosedesde el choque del arco en una región pequeña y específica. Sin embargo, los electrones observados se movían en todas las direcciones, no solo a lo largo de las líneas del campo magnético. Además, el choque del arco solo puede producir energías en aproximadamente una décima parte de las energías de los electrones observados., se descubrió que la causa de la aceleración de los electrones se encontraba dentro de la región de premonición.
"Parece sugerir que cosas increíblemente pequeñas están haciendo esto porque las cosas a gran escala no pueden explicarlo", dijo Wilson.
Se han observado partículas de alta energía en la región de premonición durante más de 50 años, pero hasta ahora, nadie había visto originar electrones de alta energía desde dentro de la región de previsión. Esto se debe en parte a la breve escala de tiempo en la que ellos electrones se aceleran, ya que las observaciones anteriores habían promediado durante varios minutos, lo que puede haber ocultado cualquier evento. THEMIS reúne las observaciones mucho más rápido, lo que permite ver las partículas de manera única.
A continuación, los investigadores tienen la intención de recopilar más observaciones de THEMIS para determinar el mecanismo específico detrás de la aceleración de los electrones.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Original escrito por Mara Johnson-Groh. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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