Ben je klaar om te dansen met een nieuwe ontdekking? ESA's Cluster-satellieten spelen het deuntje van de versnelling van kosmische deeltjes - en het is efficiënter dan gespeculeerd. Door een grote verscheidenheid aan astronomische doelen te omarmen, onthullen de beelden schokgolven waarbij supersonische plasmastromen alles tegenkomen, van een langzame stroming tot een onweerstaanbare kracht.
Wat zet dingen in beweging? Als het gaat om deeltjesversnellers, moet er iets tussen zitten. Hier op aarde gebruikt de Large Hadron Collider (LHC) in Cern een reeks kleinere machines om de geladen deeltjes te laten ontstaan voordat ze in de mainstream worden geïntroduceerd. In de ruimte fungeren kosmische stralen als deze 'mainstream', maar ze zijn niet erg efficiënt om de deeltjes aanvankelijk op gang te brengen. Nu heeft de ESA Cluster-missie onthuld wat "natuurlijke deeltjesversnellers van de ruimte" zouden kunnen zijn.
Tijdens een cruise door een magnetische schokgolf bevonden de vier Cluster-satellieten zich perfect in lijn met het magnetische veld. Deze perfecte kansafstemming was een openbaring - waardoor de missie het evenement met een ongelooflijke nauwkeurigheid kon proeven op een zeer korte tijdschaal - een van 250 milliseconden of minder. Wat uit het onderzoek naar voren kwam, was het besef dat de elektronen snel opwarmden, een toestand die bijdraagt aan versnelling op grotere schaal. Hoewel dit soort actie eerder was gespeculeerd, was het niet waargenomen of bewezen. Niemand werkelijk wist van het proces of de grootte van de schoklagen. Met deze nieuwe gegevens konden Steven J. Schwartz van het Imperial College London en zijn collega's de dikte van de schoklaag schatten - een aanzienlijke vooruitgang in begrip, omdat een dunnere laag een snellere acceleratie betekent.
'Met deze observaties ontdekten we dat de schoklaag zo dun is als maar mogelijk is', zegt professor Schwartz.
Dus hoe mager is deze danspartner? Wetenschappers hadden oorspronkelijk de schoklagen boven de aarde geschat op niet meer dan 100 km, maar de satellietinformatie toonde aan dat ze ongeveer 17 km waren ... een heel fijn detail!
Dit type kennis is eenvoudigweg van belang omdat schokken universeel bestaan - en ontstaat vrijwel overal waar een stroom een obstakel of een andere stroom tegenkomt. Hier in het zonnestelsel genereert de zon bijvoorbeeld een snelle, elektrisch geladen sterrenwind. Wanneer het frontaal in een magnetisch veld loopt - zoals gegenereerd door de aarde - veroorzaakt het een schokgolf die zich voor de planeet bevindt. Door middel van de Cluster-missiestudies kunnen we toepassen wat we hier thuis leren en het op een grotere schaal extrapoleren - zoals die van supernovae-gebeurtenissen, zwarte gaten en sterrenstelsels. Het kan zelfs de oorsprong van kosmische straling onthullen!
"Dit nieuwe resultaat onthult de omvang van de spreekwoordelijke‘ black box ’, waardoor de mogelijke mechanismen die erbij betrokken zijn bij het versnellen van deeltjes worden beperkt”, zegt Matt Taylor, ESA Cluster-projectwetenschapper. "Nogmaals, Cluster heeft ons een duidelijk inzicht gegeven in een fysiek proces dat in het hele universum plaatsvindt."
Kom op, schat. Laten we dansen…
Oorspronkelijke verhaalbron: ESA News Release.
