Ένα γραφικό που αντιπροσωπεύει το διαστημικό σκάφος της NASA ACE και Wind και το Cluster της ESA που αντιμετωπίζει πίδακες ηλιακών σωματιδίων. Πιστωτική εικόνα: UC Berkeley Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Ένας στόλος ανιχνευτών διαστημικών καιρικών συνθηκών της NASA και της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας παρατήρησε ένα τεράστιο αεριωθούμενο σωματίδιο με ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια στον ηλιακό άνεμο μεταξύ του Ήλιου και της Γης. Το αεριωθούμενο αεροπλάνο, τουλάχιστον 200 φορές μεγαλύτερο από τη Γη, τροφοδοτήθηκε με σύγκρουση μαγνητικών πεδίων σε μια διαδικασία που ονομάζεται «μαγνητική επανασύνδεση».
μαγνητική επανασύνδεση στον ηλιακό άνεμο
Αυτοί οι πίδακες είναι αποτέλεσμα φυσικών επιταχυντών σωματιδίων που επισκιάζουν οτιδήποτε χτίστηκε στη Γη. Οι επιστήμονες κατασκευάζουν επιταχυντές σωματιδίων μήκους μιλίων στη Γη για να συνθλίψουν τα άτομα μαζί σε μια προσπάθεια να κατανοήσουν τους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής.
Παρόμοια αεριωθούμενα αεροσκάφη συμβαίνουν στη μαγνητική ασπίδα της Γης, παράγοντας εφέ που μπορούν να απενεργοποιήσουν το διαστημικό σκάφος σε τροχιά και να προκαλέσουν σοβαρές μαγνητικές καταιγίδες στον πλανήτη μας, μερικές φορές διαταράσσοντας τους σταθμούς παραγωγής ενέργειας.
Τα πρόσφατα ανακαλυφθέντα διαπλανητικά αεροσκάφη είναι πολύ μεγαλύτερα από αυτά που συμβαίνουν στη μαγνητική ασπίδα της Γης. Η νέα παρατήρηση είναι η πρώτη άμεση μέτρηση που δείχνει μαγνητική επανασύνδεση μπορεί να συμβεί σε τεράστιες κλίμακες.
Η κατανόηση της μαγνητικής επανασύνδεσης είναι θεμελιώδης για την κατανόηση εκρηκτικών φαινομένων σε όλο το Σύμπαν, όπως ηλιακές εκλάμψεις (εκρήξεις δισεκατομμυρίων μεγατόνων στην ατμόσφαιρα του Ήλιου), εκρήξεις ακτίνων γάμμα (έντονες εκρήξεις ακτινοβολίας από εξωτικά αστέρια) και εργαστηριακή πυρηνική σύντηξη. Ακριβώς όπως μια λαστιχένια ταινία μπορεί ξαφνικά να σπάσει όταν στρίβεται πολύ μακριά, η μαγνητική επανασύνδεση είναι μια φυσική διαδικασία με την οποία η ενέργεια σε ένα τεταμένο μαγνητικό πεδίο απελευθερώνεται ξαφνικά όταν αλλάζει σχήμα, επιταχύνοντας σωματίδια (ιόντα και ηλεκτρόνια).
«Μόνο με συντονισμένες μετρήσεις από διαστημικό σκάφος σύνδεσης Sun-Earth όπως το ACE, το Wind και το Cluster μπορούμε να εξερευνήσουμε το διαστημικό περιβάλλον με άνευ προηγουμένου λεπτομέρεια και σε τρεις διαστάσεις», λέει ο Δρ Tai Phan, επικεφαλής συγγραφέας των αποτελεσμάτων, από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. Μπέρκλεϊ. «Το διαστημικό περιβάλλον κοντά στη Γη είναι το μόνο φυσικό εργαστήριο όπου μπορούμε να κάνουμε άμεσες μετρήσεις της φυσικής των εκρηκτικών μαγνητικών φαινομένων που συμβαίνουν σε ολόκληρο το Σύμπαν». Το άρθρο του Phan εμφανίζεται ως εξώφυλλο στο Nature στις 12 Ιανουαρίου.
Ο ηλιακός άνεμος είναι ένα αραιό ρεύμα ηλεκτρικά φορτισμένου (ιονισμένο) αερίου που φυσά συνεχώς από τον Ήλιο. Επειδή ο ηλιακός άνεμος είναι ηλεκτρικά φορτισμένος, μεταφέρει ηλιακά μαγνητικά πεδία. Ο ηλιακός άνεμος που προκύπτει από διαφορετικά μέρη στον Ήλιο μεταφέρει μαγνητικά πεδία που δείχνουν προς διαφορετικές κατευθύνσεις. Η μαγνητική επανασύνδεση στον ηλιακό άνεμο πραγματοποιείται όταν «φύλλα» μαγνητικών πεδίων αντίθετων κατευθύνσεων συμπιέζονται. Με αυτόν τον τρόπο, τα φύλλα συνδέονται για να σχηματίσουν μια διατομή σχήματος Χ που στη συνέχεια εκμηδενίζεται ή σπάει, για να σχηματίσει μια νέα γεωμετρία μαγνητικής γραμμής. Η δημιουργία μιας διαφορετικής μαγνητικής γεωμετρίας παράγει εκτεταμένους πίδακες σωματιδίων που ρέουν μακριά από το σημείο επανασύνδεσης.
Μέχρι πρόσφατα, η μαγνητική επανασύνδεση αναφέρθηκε κυρίως στη «μαγνητόσφαιρα» της Γης, τη φυσική μαγνητική ασπίδα που περιβάλλει τη Γη. Αποτελείται από γραμμές μαγνητικού πεδίου που δημιουργούνται από τον πλανήτη μας, και μας υπερασπίζεται από τη συνεχή ροή φορτισμένων σωματιδίων που αποτελούν τον ηλιακό άνεμο εκτρέποντάς τα. Ωστόσο, όταν οι διαπλανητικές γραμμές μαγνητικού πεδίου που μεταφέρονται από τον ηλιακό άνεμο συμβαίνουν να είναι αντίθετες προς τις γραμμές μαγνητικού πεδίου της Γης, ενεργοποιείται η επανασύνδεση και το ηλιακό υλικό μπορεί να διαπεράσει την ασπίδα της Γης.
Ορισμένα προηγούμενα γεγονότα επανασύνδεσης που μετρήθηκαν στη μαγνητόσφαιρα της Γης υποδηλώνουν ότι το φαινόμενο ήταν εγγενώς τυχαίο και ανομοιογενές στη φύση, που εκτείνεται όχι περισσότερο από μερικές δεκάδες χιλιάδες χιλιόμετρα (μίλια). Ωστόσο, «Αυτή η ανακάλυψη διευθετεί μια μακροχρόνια συζήτηση σχετικά με το εάν η επανασύνδεση είναι εγγενώς ανομοιογενής, ή αν μπορεί να λειτουργήσει σε τεράστιες περιοχές στο διάστημα», δήλωσε ο Δρ Jack Gosling του Πανεπιστημίου του Κολοράντο, συν-συγγραφέας στο χαρτί και πρωτοπόρος στην έρευνα για την επανασύνδεση στο διάστημα.
Η ευρύτερη εικόνα της μαγνητικής επανασύνδεσης εμφανίστηκε όταν έξι διαστημόπλοια; τα τέσσερα διαστημικά σκάφη Cluster της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας και τους εξερευνητές σύνθεσης Advanced NASA (ACE) και Wind; πετούσαν στον ηλιακό άνεμο έξω από τη μαγνητόσφαιρα της Γης στις 2 Φεβρουαρίου 2002 και έκαναν μια πιθανότητα ανακάλυψης. Σε χρονικό διάστημα περίπου δυόμισι ωρών, όλα τα διαστημικά σκάφη παρατήρησαν διαδοχικά ένα τεράστιο ρεύμα σωματιδίων εκτόξευσης, πλάτους τουλάχιστον 2,5 εκατομμυρίων χιλιομέτρων (περίπου 1,5 εκατομμύρια μίλια ή σχεδόν 200 διαμέτρων Γης), που προκλήθηκαν από το μεγαλύτερο συμβάν επανασύνδεσης ποτέ μετριέται άμεσα.
«Εάν η παρατηρούμενη επανασύνδεση ήταν ανωμαλία, ένα ή περισσότερα διαστημόπλοια πιθανότατα δεν θα αντιμετώπιζαν επιταχυνόμενη ροή σωματιδίων», δήλωσε ο Phan. "Επιπλέον, τα ασταθή και τυχαία γεγονότα επανασύνδεσης θα είχαν ως αποτέλεσμα διαφορετικά διαστημικά σκάφη να ανιχνεύσουν πίδακες που κατευθύνονταν σε διαφορετικές κατευθύνσεις, κάτι που δεν συνέβαινε."
Δεδομένου ότι το διαστημικό σκάφος ανίχνευσε το τζετ για περισσότερες από δύο ώρες, η επανασύνδεση πρέπει να ήταν σχεδόν σταθερή σε τουλάχιστον αυτό το χρονικό διάστημα. Άλλα 27 συμβάντα επανασύνδεσης μεγάλης κλίμακας; με τους σχετικούς αεριωθούμενους πίδακες - ταυτοποιήθηκαν από την ACE και την Wind, τέσσερις εκ των οποίων επέκτειναν περισσότερες από 50 διαμέτρους της Γης ή 650.000 χιλιόμετρα (περίπου 400.000 μίλια). Χάρη σε αυτά τα πρόσθετα δεδομένα, η ομάδα θα μπορούσε να συμπεράνει ότι η επανασύνδεση στον ηλιακό άνεμο πρέπει να θεωρηθεί ως ένα εκτεταμένο και σταθερό φαινόμενο.
Το συμβάν της 2ας Φεβρουαρίου 2002 θα μπορούσε να ήταν πολύ μεγαλύτερο, αλλά το διαστημικό σκάφος χωρίστηκε με όχι περισσότερες από 200 διαμέτρους της Γης, οπότε η πραγματική έκτασή του είναι άγνωστη. Δύο νέες αποστολές της NASA θα βοηθήσουν στη μέτρηση του πραγματικού μεγέθους αυτών των εκδηλώσεων και θα τις εξετάσουν με περισσότερες λεπτομέρειες. Η αποστολή Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO), η οποία έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει τον Μάιο ή τον Ιούνιο του 2006, θα αποτελείται από δύο διαστημικά σκάφη που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο σε αντίθετες πλευρές της Γης, χωρισμένα έως και 186 εκατομμύρια μίλια (σχεδόν 300 εκατομμύρια χιλιόμετρα). Η κύρια αποστολή τους είναι να παρατηρήσουν Coronal Mass Ejections, εκρήξεις δισεκατομμυρίων τόνων ηλεκτρικά φορτισμένου αερίου από τον Ήλιο, σε τρεις διαστάσεις. Ωστόσο, το διαστημικό σκάφος θα μπορεί επίσης να ανιχνεύει μαγνητικά γεγονότα επανασύνδεσης που συμβαίνουν στον ηλιακό άνεμο με όργανα που μετρούν μαγνητικά πεδία και φορτισμένα σωματίδια. Η αποστολή Magnetospheric Multi-Scale (MMS), η οποία έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει το 2013, θα χρησιμοποιήσει τέσσερα πανομοιότυπα διαστημόπλοια σε διάφορες τροχιακές τροχιές για να πραγματοποιήσει λεπτομερείς μελέτες για την αιτία της μαγνητικής επανασύνδεσης στη μαγνητόσφαιρα της Γης.
Αρχική πηγή: Δελτίο Τύπου της NASA
