ESAs Cluster-rumfartøj var på det rigtige sted på det rigtige tidspunkt den 15. september 2001. Mængden af data vil hjælpe forskere med at modellere interaktioner mellem Jordens magnetosfære og solvinden samt magnetfelterne omkring andre stjerner og eksotiske genstande med kraftfulde magnetiske felter.
ESAs rumskibskonstellation Cluster har ramt det magnetiske tyres øje. De fire rumfartøjer omgivede et område, hvor Jordens magnetfelt spontant rekonfigurerede sig selv.
Dette er første gang, en sådan observation er foretaget og giver astronomer en unik indsigt i den fysiske proces, der er ansvarlig for de mest kraftfulde eksplosioner, der kan forekomme i solsystemet: den magnetiske genforbindelse.
Når man ser på det statiske mønster af jernfilinger omkring en stangmagnet, er det vanskeligt at forestille sig, hvor skiftelige og voldelige magnetfelter kan være i andre situationer.
I rummet opfører forskellige områder af magnetisme sig som store magnetiske bobler, der hver indeholder elektrificeret gas kendt som plasma. Når boblerne mødes og skubbes sammen, kan deres magnetiske felter bryde og forbindes igen, hvilket danner en mere stabil magnetisk konfiguration. Denne genforbindelse af magnetiske felter genererer jetfly af partikler og opvarmer plasmaet.
I hjertet af en genforbindelsesbegivenhed skal der være en tredimensionel zone, hvor magnetfelterne bryder og forbindes igen. Forskere kalder dette område for nullpunktet, men indtil nu har de aldrig været i stand til positivt at identificere et, da det kræver mindst fire samtidige målepunkter.
Den 15. september 2001 passerede de fire Cluster-rumfartøjer bag jorden. De fløj i en tetraederformation med adskillelser mellem rumfartøjet på over 1 000 kilometer. Da de fløj gennem Jordens magnetotail, der strækker sig bag natten på vores planet, omringede de et af de mistænkte nulpunkter.
De data, der er returneret af rumfartøjet, er blevet omfattende analyseret af et internationalt team af videnskabsfolk ledet af Dr. C. Xiao fra det kinesiske videnskabsakademi, prof. Pu fra Peking-universitetet, prof. Wang fra Dalian University of Technogy. Xiao og hans kolleger brugte klyngedataene til at udlede den tredimensionelle struktur og størrelse på nullpunktet, hvilket afslørede en overraskelse.
Nullpunktet findes i en uventet hvirvelstruktur omkring 500 kilometer på tværs. ”Denne karakteristiske størrelse er aldrig blevet rapporteret før i observationer, teori eller simuleringer,” siger Xiao, Pu og Wang.
Dette resultat er en vigtig præstation for Cluster-missionen, da det giver forskerne deres første blik på selve hjertet i genforbindelsesprocessen.
Overalt i universet menes magnetisk genforbindelse at være en grundlæggende proces, der driver mange kraftfulde fænomener, såsom strålingstrålerne, der ses, der slipper ud fra fjerne sorte huller, og de kraftige solbrændere i vores eget solsystem, der kan frigive mere energi end en milliard atombomber.
I mindre skala tillader genforbindelse ved daggrænsen til Jordens magnetiske felt solgas igennem, hvilket udløser en bestemt type aurora kaldet ‘proton aurora’.
At forstå, hvad gnister magnetisk genforbindelse, vil også hjælpe forskere, der prøver at udnytte kernefusion til energiproduktion. I tokamak-fusionsreaktorer frarøver spontane magnetiske rekonfigurationer processen for dens kontrolbarhed. Ved at forstå, hvordan magnetfelter forbindes igen, håber fusionsvidenskabsmænd at kunne designe bedre reaktorer, der forhindrer dette i at finde sted.
Efter at have identificeret et nullpunkt, håber teamet nu at score fremtidige bull's-øjne for at sammenligne nuller og se, om deres første detektion havde en konfiguration, der er sjælden eller almindelig.
Original kilde: ESA News Release
