Como o envio de sensores-se em um furacão, a Nasa voou quatro naves espaciais por meio de um turbilhão invisível no espaço, chamado reconexão magnética.reconexão magnética é um dos principais impulsionadores da radiação espacial e por isso é um fator fundamental na busca de aprender mais sobre o nosso ambiente do espaço e proteger a nossa nave espacial e os astronautas como vamos explorar cada vez mais longe de nosso planeta natal.
O espaço é um vácuo melhor do que qualquer podemos criar na Terra, mas contém algumas partículas - e é movimentado com a atividade. Ele transborda de energia e um sistema complexo de campos magnéticos. Às vezes, quando dois conjuntos de campos magnéticos se conectar, uma reação explosiva ocorre: Como os campos magnéticos re-alinhar e encaixar em uma nova formação eles enviam partículas sumir em jatos.
Um novo papel impresso em 12 de Maio, 2016, na revista Science fornece as primeiras observações de dentro de um evento de reconexão magnética. A pesquisa mostra que a reconexão magnética é dominada pela física dos elétrons - fornecendo assim informações cruciais sobre o que alimenta esse processo fundamental na natureza.
Os efeitos dessa súbita liberação de partículas e energia - tais como erupções gigantes no sol, a aurora, tempestades de radiação em próximo à Terra do espaço, alta energia partículas cósmicas que vêm de outras galáxias - foram observadas em todo o sistema solar e além. Mas nós nunca ter sido capaz de testemunhar o fenômeno da reconexão magnética diretamente. Os satélites têm observado olhares tentadores de partículas apressam-se perto, mas não o impulso - como ver os escombros arremessados para fora de um tornado, mas nunca vendo a própria tempestade.
"Nós desenvolvemos uma missão, a missão Magnetospheric Multiscale , que pela primeira vez teria a precisão necessária para reunir observações no coração de reconexão magnética", disse Jim Burch, o investigador principal para MMS no Instituto de Pesquisa do Sudoeste em San Antonio, Texas, eo primeiro autor do artigo da Science. "Recebemos resultados mais rápidos do que poderíamos ter esperado. Ao ver reconexão magnética em ação, temos observado uma das forças fundamentais da natureza."
MMS é feito de quatro naves espaciais idênticas que lançado em março de 2015. Eles voam em uma formação pirâmide para criar um mapa 3-D cheio de qualquer fenómeno que observamos. Em 16 de outubro de 2015, a nave viajou em linha reta através de um evento de reconexão magnética na fronteira onde o campo magnético da Terra esbarra contra o campo magnético do sol. Em apenas alguns segundos, os 25 sensores em cada uma das naves espaciais recolhidos milhares de observações. Esta cadência tempo sem precedentes abriu a porta para os cientistas a rastrear melhor do que nunca como os campos magnéticos e elétricos mudou, assim como as velocidades e direção das várias partículas carregadas.
A ciência de molas de reconexão da ciência básica do eletromagnetismo, que domina a maior parte do universo e é uma força tão fundamental no espaço como a gravidade é na Terra. Qualquer conjunto de campos magnéticos pode ser pensado como uma linha de linhas. Estas linhas de campo são sempre ancorado a um corpo - um planeta, uma estrela - criando uma rede magnética gigante em torno dela. É nos limites de dois de tais redes onde acontece a recombinação magnética.
Imagine-fileiras de linhas de campo magnético que se deslocam uma para a outra a um tal limite. (O limite que o MMS viaja através, por exemplo, é aquele onde os campos da Terra cumprir do Sol.) As linhas de campo são por vezes viajando na mesma direção, e não tem muito efeito sobre o outro, como duas correntes de água fluindo ao longo cada lado do outro.
Mas se os dois conjuntos de linhas de campo apontam em sentidos opostos, o processo de realinhamento é dramático. Ele pode ser extremamente explosiva, o envio de partículas arremessado fora perto da velocidade da luz. Ele também pode ser lenta e constante. De qualquer maneira ele libera uma enorme quantidade de energia.
"Um dos mistérios da reconexão magnética é por isso que é explosiva em alguns casos, constante nos outros, e em alguns casos, reconexão magnética não ocorre em todos", disse Tom Moore, o cientista da missão para MMS na NASA Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland.
Se explosivo ou constante, as partículas locais são apanhados no evento, atirou fora a áreas distantes, cruzando fronteiras magnéticos eles nunca poderiam ter cruzado o contrário. Nas bordas do ambiente magnético da Terra, a magnetosfera, tais eventos permitem que a radiação solar para entrar no espaço próximo à Terra.
"A partir de medições dos satélites anteriores, sabemos que os campos magnéticos agir como um estilingue, enviando os prótons acelerando", disse Burch. "O décadas de idade mistério é o que os elétrons fazer, e como fazer os dois campos magnéticos de interconexão. Medições por satélite de elétrons têm sido demasiado lentos por um fator de 100 para provar a região magnética reconexão. A precisão e velocidade das medições MMS no entanto, abriu-se uma nova janela sobre o universo, uma nova "microscópio" para ver reconexão. "
Com este novo conjunto de observações, MMS rastreado o que acontece com os elétrons durante a reconexão magnética. Como a quatro naves espaciais voou através do limite da magnetosfera voaram diretamente através do que é chamado de região de dissipação de onde reconexão magnética ocorreu. As observações foram capazes de controlar a forma como os campos magnéticos de repente mudou, e também a forma como as partículas se afastou.
As observações mostram que os elétrons seguimento em linhas retas do evento original em centenas de milhas por segundo, cruzando os limites magnéticos que normalmente desviá-los. Uma vez do outro lado da fronteira, as partículas de costas curvadas em torno de resposta aos novos campos magnéticos que encontraram, fazer uma inversão de marcha. Estas observações se alinhar com uma simulação de computador conhecido como o modelo crescente, nomeado para as formas crescentes característicos que os gráficos mostram para representar o quão longe através do limite magnética os elétrons podem ser esperados para viajar antes de se virar novamente.
Um resultado surpreendente foi a de que, no momento da interligação entre as linhas do campo magnético do sol e as do Terra os crescentes virou-se abruptamente de modo que os electrões fluíam ao longo das linhas de campo. Ao observar estes traçadores de elétrons, MMS fez a primeira observação da quebra prevista e interligação de campos magnéticos no espaço.
"Os dados mostraram todo o processo de reconexão magnética a ser bastante ordenada e elegante", disse Michael Hesse, um cientista espacial Goddard que desenvolveu o primeiro modelo crescente. "Não parece haver muita turbulência presente, ou pelo menos não o suficiente para perturbar ou complicar o processo."
Distinguir as formas de crescente característica persistente nas distribuições de elétrons sugere que é a física dos elétrons que está no coração de compreender como linhas de campo magnético acelerar as partículas.
"Isso nos mostra que os elétrons se movem de forma a que os campos eléctricos são estabelecidos e estes campos elétricos, por sua vez produzir uma conversão de flash de energia magnética", disse Roy Torbert, um cientista do Centro de Ciência Espacial da Universidade de New Hampshire, em Durham, que é um co-autor no papel. "O encontro que os nossos instrumentos foram capazes de medir nos deu uma visão mais clara de uma liberação de energia reconexão explosivo e o papel desempenhado pela física do elétron."
Desde que foi lançado, MMS já fez mais de 4.000 viagens através das fronteiras magnéticos ao redor da Terra, cada vez coleta de informações sobre a forma como os campos magnéticos e partículas se movem. Após a sua primeira observação direta de reconexão magnética, ele voou através de um evento como esse mais cinco vezes, fornecendo mais informações sobre este processo fundamental.
À medida que a missão continua, a equipe pode ajustar a formação da nave espacial MMS aproximá-los, o que proporciona uma melhor visualização dos caminhos de elétrons, ou mais distantes, o que proporciona uma melhor visualização dos caminhos de prótons. Cada conjunto de observações contribui para explicar os diferentes aspectos da reconexão magnética. Juntas, essas informações vão ajudar os cientistas a mapear os detalhes do nosso ambiente espacial - informação crucial, enquanto caminhamos cada vez mais longe para além do nosso planeta natal.
O Galaxy diário via NASA / Goddard Space Flight Center
Créditos de imagem: NASA Laboratório / Goddard / Imagem Conceptual;superior da página, com agradecimentos a lolimy.com
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