Bist du bereit mit einer neuen Entdeckung zu tanzen? Die Cluster-Satelliten der ESA spielen die Melodie der kosmischen Teilchenbeschleunigung - und sie ist effizienter als spekuliert. Durch die Aufnahme einer Vielzahl von astronomischen Zielen zeigen die Bilder Stoßwellen, bei denen Überschallplasmaströme auf alles treffen, von einem langsamen Fluss bis zu einer unwiderstehlichen Kraft.
Was bringt die Dinge in Bewegung? Wenn es um Teilchenbeschleuniger geht, muss etwas ausgelöst werden. Hier auf der Erde verwendet der Large Hadron Collider (LHC) in Cern eine Reihe kleinerer Maschinen, um die geladenen Teilchen zu erzeugen, bevor sie in den Mainstream eingeführt werden. Im Weltraum fungieren kosmische Strahlen als dieser „Mainstream“, aber sie sind nicht sehr effizient darin, die Partikel anfangs in Bewegung zu setzen. Jetzt hat die ESA-Cluster-Mission gezeigt, was "natürliche Teilchenbeschleuniger des Weltraums" sein könnten.
Während der Fahrt durch eine magnetische Stoßwelle waren die vier Cluster-Satelliten perfekt auf das Magnetfeld ausgerichtet. Diese perfekte Zufallsausrichtung war eine Offenbarung, die es der Mission ermöglichte, das Ereignis mit unglaublicher Genauigkeit in einem sehr kurzen Zeitraum abzutasten - einer von 250 Millisekunden oder weniger. Aus der Untersuchung ging die Erkenntnis hervor, dass sich die Elektronen schnell erhitzten, ein Zustand, der in größerem Maßstab zur Beschleunigung beiträgt. Obwohl diese Art von Aktion zuvor spekuliert worden war, wurde sie weder beobachtet noch bewiesen. Niemand Ja wirklich wusste über den Prozess oder die Größe der Schockschichten. Mit diesen neuen Daten konnten Steven J. Schwartz vom Imperial College London und seine Kollegen die Dicke der Schockschicht abschätzen - ein bedeutender Fortschritt beim Verständnis, da eine dünnere Schicht eine schnellere Beschleunigung bedeutet.
„Bei diesen Beobachtungen haben wir festgestellt, dass die Schockschicht so dünn wie möglich ist“, sagt Professor Schwartz.
Wie dünn ist dieser Tanzpartner? Wissenschaftler hatten ursprünglich die Schockschichten über der Erde auf nicht mehr als 100 km geschätzt, aber die Satelliteninformationen zeigten, dass sie ungefähr 17 km lang waren… ein sehr feines Detail!
Diese Art von Wissen ist einfach deshalb von Bedeutung, weil Schocks universell existieren - praktisch überall dort, wo ein Fluss auf ein Hindernis oder einen anderen Fluss stößt. Zum Beispiel erzeugt die Sonne hier im Sonnensystem einen schnellen, elektrisch geladenen Sternwind. Wenn es kopfüber in ein Magnetfeld läuft - wie es von der Erde erzeugt wird - erzeugt es eine Stoßwelle, die sich vor dem Planeten befindet. Durch die Cluster-Missionsstudien können wir das, was wir hier zu Hause lernen, anwenden und in größerem Maßstab extrapolieren - beispielsweise durch Supernovae-Ereignisse, Schwarze Löcher und Galaxien. Es könnte sogar den Ursprung der kosmischen Strahlung offenbaren!
"Dieses neue Ergebnis zeigt die Größe der sprichwörtlichen" Black Box "und schränkt die möglichen Mechanismen ein, die bei der Beschleunigung von Partikeln eine Rolle spielen", sagt Matt Taylor, Projektwissenschaftler des ESA-Clusters. "Wieder einmal hat uns Cluster einen klaren Einblick in einen physikalischen Prozess gegeben, der im gesamten Universum stattfindet."
Komm schon Kleines. Lass uns tanzen…
Original-Story-Quelle: ESA-Pressemitteilung.
