NASAs MMS finder det første interplanetariske chok

Magnetospheric Multiscale-missionen – MMS – har brugt de sidste fire år på at bruge højopløsningsinstrumenter for at se, hvad intet andet rumfartøj kan. For nylig, MMS foretog de første højopløselige målinger af et interplanetarisk stød.

Disse stød, lavet af partikler og elektromagnetiske bølger, lanceres af Solen. De giver ideelle test senge til at lære om større universelle fænomener, men måling af interplanetariske stød kræver, at man er på det rigtige sted på det rigtige tidspunkt. Her er, hvordan MMS-rumfartøjet var i stand til at gøre netop det.

Hvad er i et chok?

Interplanetariske stød er en type kollisionsfri stød - dem, hvor partikler overfører energi gennem elektromagnetiske felter i stedet for direkte at hoppe ind i hinanden. Disse kollisionsfri stød er et fænomen, der findes overalt i universet, inklusive i supernovaer, sorte huller og fjerne stjerner. MMS studerer kollisionsfri stød rundt om Jorden for at få en større forståelse af stød på tværs af universet.

Interplanetariske stød starter ved Solen, som konstant frigiver strømme af ladede partikler kaldet solvinden.

Solvinden kommer typisk i to typer - langsom og hurtig. Når en hurtig strøm af solvind overhaler en langsommere strøm, det skaber en chokbølge, ligesom en båd, der bevæger sig gennem en flod, skaber en bølge. Bølgen breder sig derefter ud over solsystemet. Den 8. jan. 2018, MMS var på det helt rigtige sted til at se et interplanetarisk chok, da det rullede forbi.

At fange chokket

MMS var i stand til at måle stødet takket være dets hidtil uset hurtige og højopløselige instrumenter. Et af instrumenterne ombord på MMS er Fast Plasma Investigation. Denne suite af instrumenter kan måle ioner og elektroner omkring rumfartøjet med op til 6 gange i sekundet. Da de hurtige chokbølger kan passere rumfartøjet på bare et halvt sekund, denne højhastighedsprøvetagning er afgørende for at fange stødet.

Ser man på data fra 8. januar, forskerne bemærkede en klump af ioner fra solvinden. Kort efter, de så en anden klump ioner, skabt af ioner, der allerede var i området, som var hoppet af chokket, da det passerede. Ved at analysere denne anden befolkning, forskerne fandt beviser til støtte for en teori om energioverførsel, som først blev fremsat i 1980'erne.

MMS består af fire identiske rumfartøjer, som flyver i en tæt formation, der giver mulighed for 3-D kortlægning af rummet. Da de fire MMS-rumfartøjer kun var adskilt med 12 miles på tidspunktet for chokket (ikke hundreder af kilometer, som tidligere rumfartøjer havde været), forskerne kunne også se små uregelmæssige mønstre i stødet. Arrangementet og resultaterne blev for nylig offentliggjort i Journal of Geophysical Research .

Går tilbage for mere

På grund af timingen af ​​kredsløbet og instrumenterne, MMS er kun på plads til at se interplanetariske stød cirka en gang om ugen, men forskerne er sikre på, at de vil finde mere. Især nu, efter at have set et stærkt interplanetarisk chok, MMS-forskere håber at være i stand til at få øje på svagere, der er meget sjældnere og mindre velforståede. At finde en svagere begivenhed kunne hjælpe med at åbne et nyt regime af chokfysik.