Rumfartøjer afslører nye detaljer om magnetisk genforbindelse

Rummiljøet omkring Jorden er karakteriseret ved vekselvirkninger mellem Jordens magnetfelt og nærliggende plasma. En central fysisk proces i disse interaktioner er magnetisk genforbindelse, hvor to tilstødende marklinjer knækker og hver halvdel efterfølgende forbinder halvdelen af ​​den anden stiplede linje for at danne nye marklinjer. Gentilslutning frigiver potentiel energi lagret i feltlinjerne, overføre det til det omgivende plasma i form af partikelacceleration.

NASA's Magnetospheric Multiscale (MMS) mission, som blev lanceret i 2015, studerer magnetisk genforbindelse ved hjælp af fire små rumfartøjer, der kredser i formation. Turner et al. beskrive MMS-observationer af en genforbindelseshændelse, der fandt sted den 11. juli 2017. På tidspunktet for genforbindelsen, MMS passerede gennem elektrondiffusionsregionen (EDR), et område på ti kilometer i størrelse, hvor genforbindelse af magnetiske feltlinjer sker.

Før genforbindelseshændelsen, MMS observerede ingen energiske elektroner i dens nærhed. Derefter registrerede den to udbrud af energiske (større end 50 kiloelektronvolt) elektroner inden for fem sekunder, hvoraf sidstnævnte varede i flere minutter. Under disse udbrud, elektroner med højere energi ankom først til EDR, efterfulgt af dem med lavere energier. Forfatterne fortolker denne energispredning som bevis på elektroner fra et fjerntliggende reservoir, der strømmer ind på de nydannede feltlinjer.

De fortæller også, at slående, alle fire rumfartøjer observerede ikke identiske partikelfordelinger på trods af at de var meget tæt på hinanden i rummet sammenlignet med den karakteristiske bevægelsesskala for elektroner med energier på 50 eller flere kiloelektronvolt. Dette bevis på kaotisk partikelbevægelse fandt sted på trods af, at det overordnede magnetfelt i området omkring MMS forblev stabilt i flere sekunder. Sådanne partikelfordelinger er typiske for ikke-lineær partikelacceleration.

Forfatterne konkluderer, at små bevægelser af elektroner i nærheden af ​​en magnetisk genforbindelsesbegivenhed således kan kaste lys over den magnetiske topologi i et område, der er meget større end observationsområdet, og at magnetisk genforbindelse direkte kan accelerere elektroner til relativistiske energier.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Eos, vært af American Geophysical Union. Læs den originale historie her.