מאיץ החלקיקים הטבעיים התגלה

גרפיקה המייצגת את חיל האוויר של NASA ו- Wind and Space Cluster החללית של ESA נתקלים במטוסי חלקיקים סולאריים. קרדיט תמונה: UC ברקלי לחץ לצורך הגדלה
צי של נאס"א וחשאי מזג האוויר בחלל של סוכנות החלל האירופית צפו במטוס עצום של חלקיקים טעונים חשמליים ברוח השמש בין השמש לכדור הארץ. המטוס, שרוחבו פי 200 לפחות מכדור הארץ, מופעל על ידי התנגשות בשדות מגנטיים בתהליך המכונה "חיבור מגנטי מחדש".
חיבור מגנטי ברוח השמש

מטוסים אלה הם תוצאה של מאיצי חלקיקים טבעיים המגמדים כל דבר שנבנה על כדור הארץ. מדענים בונים מאיצי חלקיקים באורך קילומטרים על כדור הארץ כדי לרסק אטומים יחד במאמץ להבין את החוקים הבסיסיים של הפיזיקה.

מטוסים דומים המונעים על ידי חיבור מחדש מתרחשים במגן המגנטי של כדור הארץ, ויוצרים אפקטים שיכולים להשבית את מסלול החללית ולגרום לסערות מגנטיות קשות בכוכב הלכת שלנו, ולעיתים משבשים את תחנות הכוח.

המטוסים הבין-פלנטריים שזה עתה התגלו גדולים בהרבה מאלה המתרחשים בתוך המגן המגנטי של כדור הארץ. התצפית החדשה היא המדידה הישירה הראשונה שמצביעה על חיבור מגנטי מחדש יכול להתרחש בסולמות אדירים.

הבנת חיבור מגנטי היא חיונית להבנת תופעות מתפרצות ברחבי היקום, כמו התלקחויות סולריות (פיצוצים של מיליארד מגהטון באטמוספירה של השמש), התפרצויות קרני גאמה (פרצי קרינה עזים מכוכבים אקזוטיים), ואיחוי גרעיני במעבדה. בדיוק כמו שגומייה יכולה לפתע לפתע כשהיא מפותלת רחוק מדי, חיבור מגנטי מחדש הוא תהליך טבעי שבאמצעותו האנרגיה בשדה מגנטי לחוץ משתחררת לפתע כאשר היא משנה צורה, מאיצה חלקיקים (יונים ואלקטרונים).

"רק בעזרת מדידות מתואמות של חלליות חיבור Sun-Earth כמו ACE, Wind ו- Cluster נוכל לחקור את סביבת החלל בפרטים חסרי תקדים ובשלושה ממדים," אומר ד"ר טאי פן, מחבר הראשי של התוצאות, מאוניברסיטת קליפורניה. , ברקלי. "סביבת החלל הקרובה לכדור הארץ היא המעבדה הטבעית היחידה בה אנו יכולים לבצע מדידות ישירות של הפיזיקה של תופעות מגנטיות מתפרצות המתרחשות ברחבי היקום." מאמרו של פן מופיע כמאמר השער בטבע ב- 12 בינואר.

רוח השמש היא זרם מדולל של גז טעון חשמלי (מיונן) הנושף ללא הפסקה מהשמש. מכיוון שרוח השמש נטענת חשמלית, היא נושאת עמה שדות מגנטיים סולאריים. רוח השמש הנובעת ממקומות שונים בשמש נושאת שדות מגנטיים המכוונים לכיוונים שונים. חיבור מגנטי ברוח השמש מתרחש כאשר "סדינים" של שדות מגנטיים מכוונים מנוגדים נלחצים זה לזה. בכך, היריעות מתחברות ליצירת חתך בצורת X, ואז מושמד, או נשבר, ליצירת גיאומטריה חדשה של קו מגנטי. יצירת גיאומטריה מגנטית שונה מייצרת מטוסי חלקיקים נרחבים הזורמים מאתר החיבור מחדש.

עד לאחרונה דווח על חיבור מגנטי ברובו ב"מגנטוספרה "של כדור הארץ, המגן המגנטי הטבעי המקיף את כדור הארץ. הוא מורכב מקווי שדה מגנטיים הנוצרים על ידי כוכב הלכת שלנו, ומגן עלינו מפני הזרימה הרציפה של חלקיקים טעונים המרכיבים את רוח השמש על ידי הסטתם. עם זאת, כאשר קווי השדה המגנטי הבין-פלנטרי שנשאו על ידי רוח השמש במקרה נמצאים בכיוון ההפוך לקווי השדה המגנטי של כדור הארץ, חיבור מחדש מופעל וחומר סולארי יכול לפרוץ את המגן של כדור הארץ.

כמה מאירועי חיבור מחדש קודמים שנמדדו במגנטוספרה של כדור הארץ, הציעו כי התופעה הייתה אקראית ומהודרת במהותה, ומשתרעת לא על כמה עשרות אלפי קילומטרים. עם זאת, "תגלית זו מיישמת ויכוח רב שנים בנושא האם חיבור מחדש טלאי במהותו, או שמא במקום זה הוא יכול לפעול באזורים נרחבים בחלל," אמר ד"ר ג'ק גוסלינג מאוניברסיטת קולורדו, מחבר משותף לעיתון. חלוץ במחקר בנושא חיבור מחדש בחלל.

התמונה הרחבה יותר של חיבור מגנטי הופיעה כשש חלליות? ארבע החלליות של אשכול סוכנות החלל האירופית וחוקר ההרכבים המתקדם של נאס"א (ACE) וחללי הרוח? טסו ברוח השמש מחוץ למגנטוספרה של כדור הארץ ב- 2 בפברואר 2002 וגילו תגלית מקרית. במהלך טווח זמן של כשעתיים וחצי, כל החלליות צפו ברצף בזרם ענק אחד של חלקיקי סילון, ברוחב של לפחות 2.5 מיליון ק"מ (כמיליון וחצי מיילים או כמעט 200 קוטר כדור הארץ), שנגרם כתוצאה מאירוע החיבור הגדול ביותר אי פעם נמדד ישירות.

"אם החיבור מחדש שנצפה היה מרופט, חללית אחת או יותר ככל הנראה לא הייתה נתקלת בזרימה מואצת של חלקיקים", אמר פן. "יתר על כן, אירועי חיבור מחדש מטופחים ואקראיים היו גורמים לחלליות שונות לגלות מטוסים המכוונים לכיוונים שונים, מה שלא היה המקרה."

מכיוון שהחללית זיהתה את המטוס במשך יותר משעתיים, כנראה שהחיבור מחדש היה כמעט יציב לאורך פרק זמן זה לפחות. עוד 27 אירועי חיבור מחדש בקנה מידה גדול? עם המטוסים הנלווים אליו - זוהו על ידי ACE ורוח, שארבעה מהם משתרעים על יותר מ 50 קוטר כדור הארץ, או 650,000 ק"מ (כ -400,000 מיילים). הודות לנתונים הנוספים הללו הצוות יכול היה להסיק כי יש לראות בחיבור מחדש ברוח השמש כתופעה מורחבת ויציבה.

האירוע ב -2 בפברואר 2002 יכול היה להיות גדול משמעותית, אך החללית הופרדה על ידי לא יותר מ -200 קוטר כדור הארץ, כך שהיקפה האמיתי אינו ידוע. שתי משימות חדשות של נאס"א יסייעו לאמוד את הגודל האמיתי של אירועים אלה ולבחון אותם ביתר פירוט. משימת מצפה היחסים הארצי הסולארי (STEREO), שתוכננה לשיגור במאי או ביוני 2006, תורכב משתי חלליות המקיפות את השמש משני צדי כדור הארץ, המופרדות בכ- 186 מיליון מיילים (כמעט 300 מיליון ק"מ). המשימה העיקרית שלהם היא להתבונן בהזרקות המסה העטרה, התפרצויות של מיליארד טון גז טעון חשמלי מהשמש, בשלושה ממדים. עם זאת, החללית תוכל גם לאתר אירועי חיבור מגנטי המתרחשים ברוח השמש בעזרת מכשירים המודדים שדות מגנטיים וחלקיקים טעונים. משימת ה- Magnetospheric Multi-Scale (MMS), שתוכננה לשיגור בשנת 2013, תשתמש בארבע חלליות זהות במסלולי כדור הארץ השונים כדי לבצע מחקרים מפורטות אודות הגורם לחיבור מגנטי מחדש במגנטוספרה של כדור הארץ.

המקור המקורי: מהדורת החדשות של נאס"א