En grafik, der repræsenterer NASAs ACE og Wind og ESAs Cluster-rumfartøj, der støder på solpartikeldyser. Billedkredit: UC Berkeley Klik for større billede
En flåde af NASA og Det Europæiske Rumorganisations rumvejrprober observerede en enorm jet med elektrisk ladede partikler i solvinden mellem Solen og Jorden. Strålen, mindst 200 gange så bred som Jorden, blev drevet af sammenstødte magnetfelter i en proces kaldet ”magnetisk genforbindelse”.
magnetisk tilslutning i solvinden
Disse jetfly er resultatet af naturlige partikelacceleratorer, der dværger alt, der er bygget på Jorden. Forskere bygger kilometerlange partikelacceleratorer på Jorden for at slå sammen atomer i et forsøg på at forstå de grundlæggende fysiske love.
Lignende genforbindelsesdrevne jetfly forekommer i jordens magnetiske skjold, hvilket frembringer effekter, der kan deaktivere kredsende rumfartøjer og forårsage alvorlige magnetiske storme på vores planet, som undertiden forstyrrer kraftværker.
De nyligt opdagede interplanetære jetfly er langt større end dem, der forekommer i Jordens magnetiske skjold. Den nye observation er den første direkte måling, der indikerer, at magnetisk tilslutning kan ske på enorme skalaer.
At forstå magnetisk genforbindelse er grundlæggende for at forstå eksplosive fænomener i hele universet, som f.eks. Solbrande (milliarder-megaton-eksplosioner i solens atmosfære), gammastråle-bursts (intense udbrud af stråling fra eksotiske stjerner) og atomfusion i laboratoriet. Ligesom et gummibånd pludselig kan klikke, når det drejes for langt, er magnetisk genforbindelse en naturlig proces, hvorved energien i et stresset magnetfelt pludselig frigøres, når det ændrer form, accelererer partikler (ioner og elektroner).
"Kun med koordinerede målinger fra Sun-Earth-forbindelse rumfartøjer som ACE, Wind og Cluster kan vi udforske rummiljøet med enestående detaljer og i tre dimensioner," siger Dr. Tai Phan, førende forfatter af resultaterne, fra University of California , Berkeley. ”Rummiljøet nær jord er det eneste naturlige laboratorium, hvor vi kan foretage direkte målinger af fysikken i eksplosive magnetiske fænomener, der forekommer i hele universet.” Phans artikel vises som omslagsartikel i Nature den 12. januar.
Solvinden er en fortyndet strøm af elektrisk ladet (ioniseret) gas, der kontinuerligt blæser fra solen. Fordi solvinden er elektrisk ladet, bærer den solmagnetiske felter med sig. Solvinden, der opstår fra forskellige steder på solen, bærer magnetfelter, der peger i forskellige retninger. Magnetisk tilslutning i solvinden finder sted, når "ark" af modsat rettede magnetfelter presses sammen. Dermed forbindes arkene og danner et X-formet tværsnit, der derefter udslettes eller ødelægges for at danne en ny magnetisk liniegeometri. Oprettelsen af en anden magnetisk geometri producerer omfattende jetfly af partikler, der strømmer væk fra genforbindelsesstedet.
Indtil for nylig blev magnetisk genforbindelse for det meste rapporteret i Jordens "magnetosphere", det naturlige magnetiske skjold, der omgiver Jorden. Den er sammensat af magnetfeltlinjer genereret af vores planet og forsvarer os mod den kontinuerlige strøm af ladede partikler, der udgør solvinden ved at aflede dem. Når de interplanetære magnetfeltlinjer, der transporteres af solvinden, derimod tilfældigvis er i modsat retning end Jordens magnetfeltlinjer, udløses genforbindelse, og solmateriale kan bryde gennem Jordens skjold.
Nogle tidligere hændelsesforbindelser, der blev målt i jordens magnetosfære, antydede, at fænomenet var i sig selv tilfældigt og ujævn i naturen og strækkede sig ikke mere end et par titusinder af kilometer. Men "Denne opdagelse afvikler en langvarig debat om, hvorvidt genforbindelse er i bund og grund, eller om den i stedet kan fungere på tværs af store regioner i rummet," sagde Dr. Jack Gosling fra University of Colorado, en medforfatter på papiret og en pioner inden for forskning i genforbindelse i rummet.
Det bredere billede af magnetisk tilslutning kom frem, når seks rumfartøjer? de fire europæiske rumfartsagentursklynger og NASAs Advanced Composition Explorer (ACE) og vindprober? fløj i solvinden uden for Jordens magnetosfære den 2. februar 2002 og gjorde en tilfældig opdagelse. I løbet af et tidsrum på cirka to og en halv time observerede alt rumfartøj i rækkefølge en enkelt enorm strøm af sprøjtepartikler, mindst 2,5 millioner kilometer bred (ca. 1,5 millioner kilometer eller næsten 200 jorddiametre), forårsaget af den største hændelsesforbindelse nogensinde nogensinde målt direkte.
”Hvis den observerede genforbindelse var ujævn, ville et eller flere rumfartøjer sandsynligvis ikke have fundet en accelereret strøm af partikler,” sagde Phan. ”Desuden ville uheldige og tilfældige genforbindelsesbegivenheder have resulteret i, at forskellige rumfartøjer opdagede jetfly rettet i forskellige retninger, hvilket ikke var tilfældet.”
Da rumfartøjet registrerede jetflyet i mere end to timer, skal genforbindelsen have været næsten stabil i mindst denne tidsperiode. Yderligere 27 storstilet genforbindelsesbegivenheder? med de tilhørende jetfly - blev identificeret af ACE og Wind, hvoraf fire strækkede sig over 50 jorddiametre, eller 650.000 kilometer (ca. 400.000 miles). Takket være disse yderligere data kunne teamet konkludere, at genforbindelse i solvinden skal betragtes som et udvidet og stabilt fænomen.
Begivenheden 2. februar 2002 kunne have været betydeligt større, men rumfartøjet blev adskilt med højst 200 jorddiametre, så dets virkelige omfang er ukendt. To nye NASA-missioner vil hjælpe med at måle den faktiske størrelse på disse begivenheder og undersøge dem mere detaljeret. Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) -missionen, der er planlagt til lancering i maj eller juni 2006, vil bestå af to rumfartøjer, der kredser om solen på modsatte sider af Jorden, adskilt med så meget som 186 millioner miles (næsten 300 millioner kilometer). Deres primære mission er at observere Coronal Mass Ejections, milliarder ton udbrud af elektrisk ladet gas fra Solen, i tre dimensioner. Rumfartøjet vil imidlertid også være i stand til at registrere magnetiske genforbindelsesbegivenheder, der opstår i solvinden med instrumenter, der måler magnetiske felter og ladede partikler. Magnetospheric Multi-Scale mission (MMS), der er planlagt til lancering i 2013, vil bruge fire identiske rumfartøjer i forskellige jordbaner til at udføre detaljerede undersøgelser af årsagen til magnetisk forbindelse igen i jordens magnetosfære.
Original kilde: NASA News Release
