Ikke længere fløjte i mørket:Forskere afdækker kilden til forvirrende bølger

Magnetisk genforbindelse, den opsplitning og voldsomme genforbindelse af magnetfeltlinjer i plasma - materiens tilstand sammensat af frie elektroner og atomkerner - forekommer i hele universet og kan piske rumstorme op, der forstyrrer mobiltelefontjenesten og slår strømnet ud. Nu er forskere ved US Department of Energy's (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) og andre laboratorier, ved hjælp af data fra en NASA-firesatellitsmission, der studerer genforbindelse, har udviklet en metode til at identificere kilden til bølger, der hjælper satellitter med at bestemme deres placering i rummet.

Forskerteamet, ledet af PPPL -fysiker Jongsoo Yoo, have korrelerede magnetfeltmålinger foretaget af Magnetospheric Multiscale (MMS) mission, der kredser ved kanten af ​​magnetfeltet, der omgiver Jorden. Resultaterne identificerede kilden til udbredelsen af ​​"whistler-bølger"-bølger med fløjtelignende lyde, der falder fra højt til lavt og stammer fra genforbindelse-hvis detektion orienterer satellitterne i forhold til genforbindelsesaktivitet, der kan påvirke Jorden.

Forskningen, rapporteret i Geofysiske forskningsbreve , markerer udviklingen af ​​"en ny metode til måling af, hvordan bølgen formerer sig ved genforbindelse, "sagde Yoo, hovedforfatter til papiret. Kilden, han sagde, er det, der kaldes "haleelektroner" - partikler med energi, der er langt større end masseelektronernes i genforbindelse af feltlinjer. Sådanne elektroner er "temperaturanisotrope, "hvilket betyder, at deres temperatur ikke er ensartet, men adskiller sig, når den måles i forskellige retninger.

"Det vi beviser er, at du ikke kunne have whistler-bølger uden den aktive X-linje"-den centrale genforbindelsesregion-"så whistler-bølger angiver, at genforbindelse er nær, "Sagde Yoo.

Han begyndte at undersøge kilden til bølgerne efter at have bemærket den bemærkelsesværdige lighed mellem aktiviteten af ​​de bølger, som MMS opdagede, og dem, der blev produceret i Magnetic Reconnection Experiment (MRX) på PPPL. Ligheden indikerede, at de fysiske processer var de samme i både laboratoriet og rummet og førte til en søgning for at afdække årsagen. På forskerholdet med PPPL var forskere fra Columbia University, Los Alamos nationale laboratorium, og NASA Goddard Space Flight Center.

Fremadrettet, teamet planlægger at undersøge udviklingen af ​​whistlerbølger nær elektrondiffusionsområdet, det smalle område i magnetosfæren og laboratorieforsøg, hvor elektroner adskiller sig fra feltlinjer, før genforbindelse finder sted. Resultaterne kan vise sig at være relevante for MMS -missionen, hvis mål omfatter at afdække den rolle, elektroner spiller for at lette genforbindelse. Støtte til dette arbejde er kommet fra DOE Office of Science (FES) NASA, og National Science Foundation.

PPPL, på Princeton University's Forrestal Campus i Plainsboro, N.J., er dedikeret til at skabe ny viden om plasmaernes fysik-ultra-hot, ladede gasser - og til at udvikle praktiske løsninger til oprettelse af fusionsenergi. Laboratoriet ledes af universitetet for US Department of Energy's Office of Science, som er den største enkelt tilhænger af grundforskning inden for de fysiske videnskaber i USA, og arbejder på at løse nogle af de mest presserende udfordringer i vores tid. For mere information, besøg venligst science.energy.gov.