Magnetisk pumpning skubber plasmapartikler til høje energier

Når du går væk fra et lejrbål på en kølig efterårsnat, du føler dig hurtigt koldere. Det samme sker i det ydre rum. Mens det drejer, solen kaster konstant varmt materiale ud i rummet, ud til det fjerneste af vores solsystem. Dette materiale, kaldet solvinden, er meget varmt tæt på solen, og vi forventer, at det afkøles hurtigt, når det strømmer væk. satellitobservationer, imidlertid, vis, at dette ikke er tilfældet - solvinden afkøles, når den strømmer ud, men forbliver varmere end forventet. Der må være en anden måde, hvorpå solvinden opvarmes, når den bevæger sig fra solen til Jorden.

Solvinden er ikke som en rolig sommerbrise. I stedet, det er en rystende, kaotisk rod af turbulens og bølger. Der er meget energi lagret i denne turbulens, så videnskabsmænd har længe troet, at det opvarmer solvinden. Der er, imidlertid, et stort problem - den forventede opvarmning fra turbulens er ikke den observerede opvarmning.

Forskere ved University of Wisconsin-Madison har en ny idé om, hvad der opvarmer solvinden, en teori kaldet magnetisk pumpning. "Hvis vi forestiller os en legetøjsbåd på en sø, bølger bevæger legetøjsbåden op og ned. Imidlertid, hvis en gummiand kommer forbi og rammer legetøjsbåden, kan den komme ud af sync med bølgerne. I stedet for at bevæge sig sammen med bølgerne bliver legetøjsbåden skubbet af bølgerne, får den til at bevæge sig hurtigere. Magnetisk pumpning fungerer på samme måde - bølger skubber partiklerne i solvinden, " sagde Emily Lichko, en kandidatstuderende, der vil præsentere sit arbejde på American Physical Society's Division of Plasma Physics-møde i Portland, Malm.

Et særligt træk ved ideen er, at alle partiklerne i solvinden skal påvirkes af magnetisk pumpning, inklusive de mest energiske. Opvarmning på grund af turbulens har en øvre grænse, men den nye idé giver mulighed for opvarmning af selv ekstremt hurtige partikler.

Hvor solvinden rammer Jordens magnetfelt er et perfekt sted at lede efter magnetisk pumpning i naturen. Satellitter fra NASAs Magnetospheric Multiscale (MMS) mission kan måle partiklernes hastigheder i utrolige, hidtil usete detaljer. Dataene viser tegn på magnetisk pumpning.

Denne forskning, finansieret af NASA, National Science Foundation, og forsvarsministeriet, er vigtigt, fordi hvis energiske partikler når rummet nær Jorden, de kan beskadige satellitter, skade astronauter, og endda afbryde militær kommunikation. Forstå hvordan disse partikler får energi, og hvad sker der med dem, når de rejser fra solen til jorden, vil en dag hjælpe videnskabsmænd med at udvikle metoder til bedre at beskytte os mod virkningerne af disse partikler. Derudover det er muligt, at magnetisk pumpning også kan finde sted ud over solvinden på steder som solens atmosfære, det interstellare medium, eller supernovaeksplosioner. Denne forskning har potentialet til at kaste lys ikke kun på solvinden, men på hvordan partikler i hele universet opvarmes.