Poco menos de cuatro meses después de la fase científica de la misión, la Multiescala Magnetosférica de la NASA, o MMS, está entregando resultados tempranos prometedores en un proceso llamado reconexión magnética, un tipo de explosión magnética que está relacionada con todo, desde la aurora boreal hasta las erupciones solares.
El conjunto sin precedentes de mediciones MMS nos permitirá comprender mejor el entorno espacial que rodea a la Tierra, lo que nos permitirá comprender mejor qué impulsa los eventos de reconexión magnética. Estas explosiones magnéticas gigantes pueden enviar partículas que se precipitan cerca de la velocidad de la luz y crear oscilaciones en la Tierra.Los científicos del Instituto de Investigación del Suroeste, la NASA, la Universidad de Colorado Boulder y el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins presentaron una visión general de la ciencia MMS y los primeros resultados el 17 de diciembre de 2015., en la reunión de otoño de la American Geophysical Union en San Francisco.
Planeado para más de 10 años, la misión MMS comenzó con el lanzamiento de cuatro naves espaciales idénticas en un solo cohete en marzo de 2015. Nueve meses después, las naves espaciales están volando a través de los límites del sistema magnético de la Tierra, la magnetosfera. Su órbita inicial.los está llevando a través de los límites diurnos de la magnetosfera, conocida como la magnetopausa, donde el viento solar y otros eventos solares impulsan la reconexión magnética. Eventualmente, su órbita se extenderá más lejos para llevarlos a través de los confines más lejanos de la magnetosfera en ellado nocturno, donde se cree que la reconexión magnética es impulsada por la acumulación de energía almacenada.
"Hemos registrado más de 2,000 cruces de magnetopausia desde que comenzó nuestra fase científica", dijo Jim Burch, investigador principal de la misión MMS en el Southwest Research Institute en San Antonio, Texas. "En ese momento, hemos volado a través de cientos deeventos prometedores "
Los cuatro conjuntos de instrumentos de MMS y las increíbles tasas de medición, cien veces más rápidas que nunca en ciertos instrumentos, están dando a los científicos su mejor visión de la reconexión magnética. De hecho, la alta resolución de la misión produce tantos datos que requiere uncientífico de guardia durante cada contacto MMS para priorizar qué datos se envían desde la nave espacial.
Una de las características clave de MMS es su capacidad de escalado. Las cuatro naves espaciales vuelan en una formación piramidal de cuatro lados llamada tetraedro, lo que les permite construir vistas tridimensionales de las regiones y los eventos por los que vuelan.Debido a que las cuatro naves espaciales se controlan de forma independiente, la escala de su formación, y sus observaciones, se puede ampliar o reducir en un factor de diez.
Aunque muchas personas piensan que el espacio es un vacío completamente vacío, en realidad está lleno de partículas cargadas eléctricamente y campos eléctricos y magnéticos, que forman un estado de materia llamado plasma. Toda esta energía magnética y eléctrica significa que la reconexión magnética juega un papel enormepapel en la configuración del entorno donde exista plasma, ya sea en el sol, en el espacio interplanetario o en los límites del sistema magnético de la Tierra.
"Podemos ver los efectos de la reconexión en el sol en forma de eyecciones de masa coronal y erupciones solares", dijo Michael Hesse, co-investigador principal de teoría y modelado de la misión MMS en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt,Maryland. "Pero con MMS, finalmente podemos observar el proceso de reconexión magnética directamente".
La reconexión magnética es un proceso en el que los campos magnéticos se reconfiguran repentinamente, liberando grandes cantidades de energía. Cuando las líneas del campo magnético se rompen y se unen en nuevas formaciones, parte de la energía que se almacenó en el campo magnético se convierte en energía de partículas enLas formas de calor y energía cinética.
"La reconexión es un proceso fundamental de liberación de energía", dijo Hesse. "Afecta tanto la temperatura como la velocidad de las partículas en un plasma, dos de las características definitorias".
Katherine Goodrich, una estudiante graduada en la Universidad de Colorado Boulder, está trabajando con mediciones de un conjunto de seis instrumentos para caracterizar el comportamiento de los campos eléctricos y magnéticos en los sitios de reconexión magnética. Este conjunto de instrumentos, el conjunto FIELDS - duplicadoen cada una de las cuatro naves espaciales MMS: contiene seis sensores que trabajan juntos para formar una imagen tridimensional de los campos eléctricos y magnéticos cerca de la nave espacial. Esta suite tiene una precisión muy alta, en parte debido a los brazos muy largos en cada unosensor.
"Los brazos largos nos permiten medir los campos con una contaminación mínima de la electrónica a bordo de la nave espacial", dijo Goodrich. A lo largo del plano de giro, los brazos miden 400 pies de extremo a extremo, más tiempo que un campo de fútbol reglamentario.Las plumas en el eje de giro miden 100 pies de extremo a extremo.
Usando observaciones de CAMPOS, Goodrich está buscando una de las pistolas humeantes de reconexión magnética, llamada campo eléctrico paralelo.
"Lo que estamos buscando es una alineación de los campos eléctricos y magnéticos", dijo Goodrich. "Esta condición es imposible con una comprensión simplificada del plasma, pero la reconexión magnética es cualquier cosa menos simple".
En la vista más simple del plasma, conocida como plasma ideal, las partículas cargadas que giran a lo largo de las líneas del campo magnético transportan suficiente corriente para cortar instantáneamente cualquier campo eléctrico paralelo al campo magnético. Pero en realidad, el plasma nunca se comportaasí de simple, por lo que los científicos deben considerar una versión más detallada y compleja de la física para comprender cómo y por qué puede ocurrir la reconexión.Estos modelos rigurosos, conocidos como plasmas no ideales, abren la posibilidad de crear brechasen estas partículas cargadas con zoom, permitiendo que se formen campos eléctricos paralelos durante un período de tiempo observable.
"Estos eventos tendrían que combinar la disipación de energía, la aceleración de partículas y los cambios repentinos en la topología magnética", dijo Goodrich. "La reconexión magnética se ajusta perfectamente".
Goodrich presentó observaciones de MMS que mostraron cómo la suite FIELDS puede detectar ejemplos de campos eléctricos paralelos en escalas de tiempo de hasta medio segundo. Dichas observaciones muestran que MMS está volando directamente a través de áreas de interés que nos ayudarán a caracterizar mejor el entorno espacialalrededor de la tierra.
Ian Cohen, becario postdoctoral en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, o APL, utiliza un conjunto de instrumentos diferente para identificar y estudiar los comportamientos reveladores de partículas que vienen con la reconexión magnética. Cohen trabaja con dos detectores de partículas a bordo de MMS: el ojo de la moscaSensor de partículas energéticas, o FEEPS, y el espectrómetro de iones energéticos. Las mediciones proporcionan evidencia de un mecanismo por el cual las partículas pueden escapar del sistema de la Tierra y unirse al medio interplanetario.
Cuando la reconexión magnética ocurre en el lado del día, las líneas de campo magnético del sol se conectan directamente al campo magnético de la Tierra.
"La vinculación de estos campos magnéticos significa que las partículas pueden desplazarse desde dentro de la magnetosfera hasta el límite entre el campo magnético de la Tierra y el viento solar", dijo Cohen. "Una vez que llegan a ese límite, los eventos de reconexión adicionales les permiten escapar yflotar a lo largo del campo magnético interplanetario "
Esta conexión magnética de la Tierra y el Sol también significa que las partículas interrumpidas por la reconexión magnética en espiral a lo largo de estas líneas de campo magnético recién vinculadas hacia la Tierra, lo que permite ver la evidencia de reconexión magnética incluso desde decenas de miles de millas de distancia.
Cohen presentó observaciones MMS que son claramente capaces de distinguir entre las direcciones en que se mueven las partículas, lo que ayudará a los científicos a comprender mejor qué mecanismos impulsan la reconexión magnética.
"En general, los datos que hemos obtenido hasta ahora han sido asombrosos", dijo Burch. "Ahora estamos analizando esas observaciones y vamos a poder comprender los factores detrás de la reconexión magnética de una maneranunca antes posible "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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