Die Cluster-Raumsonde der ESA befand sich am 15. September 2001 zur richtigen Zeit am richtigen Ort. Die Fülle an Daten wird Wissenschaftlern helfen, die Wechselwirkungen zwischen der Erdmagnetosphäre und dem Sonnenwind sowie die Magnetfelder um andere Sterne und exotische Objekte mit besser zu modellieren starke Magnetfelder.
Der ESA-Konstellationscluster für Raumfahrzeuge hat das magnetische Bullauge getroffen. Die vier Raumschiffe umgaben eine Region, in der sich das Erdmagnetfeld spontan neu konfigurierte.
Dies ist das erste Mal, dass eine solche Beobachtung gemacht wurde, und gibt Astronomen einen einzigartigen Einblick in den physikalischen Prozess, der für die stärksten Explosionen verantwortlich ist, die im Sonnensystem auftreten können: die magnetische Wiederverbindung.
Wenn man das statische Muster von Eisenspänen um einen Stabmagneten betrachtet, ist es schwer vorstellbar, wie veränderlich und heftig Magnetfelder in anderen Situationen sein können.
Im Weltraum verhalten sich verschiedene Bereiche des Magnetismus ähnlich wie große Magnetblasen, die jeweils elektrifiziertes Gas enthalten, das als Plasma bekannt ist. Wenn sich die Blasen treffen und zusammengedrückt werden, können ihre Magnetfelder brechen und sich wieder verbinden, wodurch eine stabilere magnetische Konfiguration entsteht. Diese Wiederverbindung von Magnetfeldern erzeugt Partikelstrahlen und erwärmt das Plasma.
Im Herzen eines Wiederverbindungsereignisses muss es eine dreidimensionale Zone geben, in der die Magnetfelder brechen und sich wieder verbinden. Wissenschaftler nennen diese Region den Nullpunkt, konnten jedoch bisher noch keinen eindeutig identifizieren, da mindestens vier Messpunkte gleichzeitig erforderlich sind.
Am 15. September 2001 passierten die vier Cluster-Raumschiffe die Erde. Sie flogen in einer tetraedrischen Formation mit Abständen zwischen den Raumfahrzeugen von über 1 000 Kilometern. Als sie durch den Magnetschwanz der Erde flogen, der sich hinter der Nachtseite unseres Planeten erstreckt, umgaben sie einen der vermuteten Nullpunkte.
Die vom Raumschiff zurückgegebenen Daten wurden von einem internationalen Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Dr. C. Xiao von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Prof. Pu von der Peking-Universität und Prof. Wang von der Dalian University of Technogy ausführlich analysiert. Xiao und seine Kollegen verwendeten die Clusterdaten, um die dreidimensionale Struktur und Größe des Nullpunkts abzuleiten, was eine Überraschung enthüllte.
Der Nullpunkt existiert in einer unerwarteten Wirbelstruktur mit einem Durchmesser von etwa 500 Kilometern. "Diese charakteristische Größe wurde noch nie zuvor in Beobachtungen, Theorien oder Simulationen angegeben", sagen Xiao, Pu und Wang.
Dieses Ergebnis ist eine wichtige Errungenschaft für die Cluster-Mission, da es Wissenschaftlern einen ersten Einblick in das Herzstück des Wiederverbindungsprozesses gibt.
Im gesamten Universum wird angenommen, dass die magnetische Wiederverbindung ein grundlegender Prozess ist, der viele mächtige Phänomene antreibt, wie die Strahlungsstrahlen, die aus entfernten Schwarzen Löchern austreten, und die mächtigen Sonneneruptionen in unserem eigenen Sonnensystem, die mehr Energie als eine Milliarde freisetzen können Atombomben.
In kleinerem Maßstab lässt die Wiederverbindung an der Tagesgrenze des Erdmagnetfelds Sonnengas durch und löst eine bestimmte Art von Aurora aus, die als „Protonenaurora“ bezeichnet wird.
Das Verständnis, welche Funken magnetische Wiederverbindung auslösen, wird Wissenschaftlern auch helfen, die Kernfusion für die Energieerzeugung zu nutzen. In Tokamak-Fusionsreaktoren berauben spontane magnetische Rekonfigurationen den Prozess seiner Steuerbarkeit. Durch das Verständnis, wie sich Magnetfelder wieder verbinden, hoffen Fusionswissenschaftler, bessere Reaktoren entwickeln zu können, die dies verhindern.
Nachdem das Team einen Nullpunkt identifiziert hat, hofft es nun, zukünftige Volltreffer zu erzielen, um Nullen zu vergleichen und festzustellen, ob ihre erste Erkennung eine seltene oder häufige Konfiguration besaß.
Originalquelle: ESA-Pressemitteilung
