Blog di lalchimista

Van Allen sonde della NASA hanno dimostrato che le fasce di Van Allen si riempiono solo pochi giorni dopo una tempesta solare si è bruciato le particelle cariche di distanza.

 

I due anelli concentrici di particelle ad alta velocità che circondano la Terra stanno finalmente dando i segreti della loro origine - 55 anni dopo la loro scoperta. Due sonde della NASA hanno trovato la prova che le fasce di Van Allen, come gli anelli sono noti, sono responsabili per accelerare le particelle, invece di raccogliere le particelle energetiche che hanno origine altrove. Scienziati spaziali pensano che i loro ultimi risultati potrebbero anche spiegare le cinture ancora più energiche che circondano Saturno e Giove, così come le radiazioni ad alta energia associata ai mondi al di là del sistema solare e anche alcune stelle simili al Sole.

Per diversi anni dopo il 1958 - quando nello spazio , lo scienziato James Van Allen ei suoi colleghi avevano identificato le fasce di radiazione che oggi portano il suo nome, con strumenti a bordo della prima missione spaziale degli Stati Uniti - i ricercatori avevano teorizzato che gli elettroni degli Anelli provenivano da zone distanti della magnetosfera terrestre, la bolla di spazio dominato dal campo magnetico del pianeta. Hanno supposto che le particelle alla deriva vicino alla Terra che incontrano i campi magnetici forti, dovrebbero accelerare e stabilizzarsi in una configurazione ad anello.

Ma questo per questo tipo di processo di accelerazione ci vorrebbero giorni o settimane per meglio descrivere le fasce di radiazione che variano solo gradualmente nel tempo. Nel 1990, i satelliti iniziarono a rivelare che l'energia e la densità delle fasce di Van Allen erano cambiati più rapidamente. Di conseguenza, una teoria in competizione per l'origine degli elettroni delle cinture ha cominciato a prendere piede: che le particelle cariche non vengono da lontano, ma sono di produzione locale, in cui i campi elettrici all'interno delle cinture possono strappare elettroni fuori dagli atomi vaganti e accelerare gli elettroni a quasi la velocità della luce. Questo processo potrebbe alterare la densità e l'energia delle cinghie sulla scala di tempo di secondi a ore, una teoria che ha trovato migliore corrispondenza con le osservazioni del 1990.

Tuttavia, le osservazioni satellitari erano ancora troppo scarse e non sono stati progettati per misurare la rapida evoluzione nella proprietà dei nastri in luoghi diversi - come sarebbe stato necessario per distinguere appieno tra i due meccanismi di accelerazione proposti, dice lo scienziato spaziale Harlan Spence dell'Università di New Hampshire a Durham, un co-autore dello studio.

Questo divario dei dati drasticamente ridotto con l'agosto 2012 con il lancio dei Van Allen Probes della NASA, due satelliti identici che studiano simultaneamente le cinture da diversi luoghi e angoli di visualizzazione. Ai primi di ottobre, una settimana dopo che una tempesta solare ha impoverito la cintura più esterna della maggior parte dei suoi elettroni, le due sonde hanno registrato un salto di quasi 1.000 volte in densità elettronica in meno di 12 ore. Il twin set di osservazioni ricuce il caso per i campi elettrici all'interno della cintura è quello di accelerare gli elettroni, dice Spence.

Cuore della questione

"Abbiamo in questo caso lo stato in grado di distinguere realmente tra i diversi modi in cui le particelle possono essere accelerate", dice Spence. "Le fasce di radiazione sono stati la prima scoperta dell'era spaziale", aggiunge, "ed è solo davvero emozionante accertare con le sonde Van Allen  di aver visto giusto il centro del processo."

Le misure "mostrano chiaramente che l'accelerazione di particelle è sostanziale e può avvenire a livello locale, nel cuore delle fasce di radiazione", commenta il fisico spaziale David McComas del Southwest Research Institute di San Antonio, Texas, che non era coinvolto nello studio.

Spence suggerisce che la frequenza di alcune delle onde elettromagnetiche nel nastro corrispondono alla frequenza alla quale gli elettroni viaggiano intorno al campo magnetico locale, una sincronia che rende facile vedere le particelle cariche.

L'accelerazione locale di particelle energetiche è un processo fisico generale, nota McComas, "così se avviene nel cuore della fasce di Van Allen della Terra, lo fa anche probabilmente in modo nelle più intense le fasce di radiazione intorno a Giove e Saturno e anche in pianeti intorno magnetizzati . Altre stelle al di là del sistema solare "Stelle che irradiano una elevata concentrazione di raggi X e di avere campi magnetici a forma e simili di quelli della Terra - che è essenzialmente una barra magnetica di grandi dimensioni - possono essere candidati per concepire un processo di accelerazione simile, dice Spence.