![]() |
Ученые стали на шаг ближе к пониманию того, как ударные волны без столкновений, встречающиеся во всей Вселенной, способны разгонять частицы до экстремальных скоростей. Эти ударные волны являются одними из самых мощных ускорителей частиц в природе и давно интригуют ученых своей ролью в производстве космических лучей — высокоэнергетических частиц, преодолевающих огромные расстояния в космосе. Исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature Communications, объединяет спутниковые наблюдения миссий НАСА MMS (Magnetospheric Multiscale) и THEMIS/ARTEMIS с последними теоретическими достижениями и предлагает новую комплексную модель для объяснения ускорения электронов в бесстолкновительных ударных средах. Работа была написана группой международных ученых под руководством доктора Савваса Раптиса из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (США) и в сотрудничестве с доктором Ахмадом Лалти из Университета Нортумбрии. Это исследование решает давнюю загадку астрофизики — как электроны достигают чрезвычайно высоких, или релятивистских, уровней энергии. На протяжении десятилетий ученые пытались ответить на важнейший вопрос космической физики: Какие процессы позволяют разогнать электроны до релятивистских скоростей? Основной механизм, объясняющий ускорение электронов до релятивистских энергий, называется ускорением Ферми или диффузионным ударным ускорением (ДУУ). Однако этот механизм требует, чтобы электроны были первоначально заряжены до определенной пороговой энергии, прежде чем они получат эффективное ускорение DSA. Попытка выяснить, как электроны достигают этой начальной энергии, известна как «проблема инжекции». Новое исследование дает ключевое представление о проблеме инжекции электронов, показывая, что электроны могут быть ускорены до высоких энергий благодаря взаимодействию различных процессов в разных масштабах. Используя данные миссии MMS, измеряющей взаимодействие магнитосферы Земли с солнечным ветром, и миссии THEMIS/ARTEMIS, изучающей плазменную среду вблизи Луны, исследовательская группа наблюдала крупномасштабное, зависящее от времени (т.е. переходное) явление перед носовой ударной волной Земли 17 декабря 2017 года. Во время этого события электроны в области переднего толчка Земли — области, где солнечный ветер предварительно возмущается после взаимодействия с носовой ударной волной, — достигли беспрецедентных уровней энергии, превышающих 500 кэВ. Это поразительный результат, учитывая, что электроны, наблюдаемые в области форшока, обычно имеют энергию ~1 кэВ. Результаты исследования позволяют предположить, что эти высокоэнергетические электроны были получены в результате сложного взаимодействия нескольких механизмов ускорения, включая взаимодействие электронов с различными плазменными волнами, переходными структурами в форшоке и носовой ударной волной Земли. Все эти механизмы действуют вместе, ускоряя электроны от низких энергий ~ 1 кэВ до релятивистских энергий, достигающих наблюдаемых 500 кэВ, что приводит к особенно эффективному процессу ускорения электронов. Уточняя модель ударного ускорения, данное исследование позволяет по-новому взглянуть на работу космической плазмы и фундаментальные процессы, управляющие переносом энергии во Вселенной. В результате исследование открывает новые пути для понимания генерации космических лучей и позволяет понять, как явления в нашей Солнечной системе могут помочь нам понять астрофизические процессы во всей Вселенной. Доктор Раптис считает, что изучение явлений в разных масштабах имеет решающее значение для понимания природы.
Доктор Ахмад Лалти добавил:
Ранее ученые заявили, что источником воды в лучнной почве вполне может оказаться солнечный ветер. На иллюстрации: ударная волна и магнитное поле Земли. Частицы, приходящие от Солнца, взаимодействуют с магнитным полем Земли, образуя ударную волну (так называемый bow shock — показан красным цветом). Источник: Mark Garlick/Science Photo Library via Getty Images 13.01.2025 |
Космос
![]() | |
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые | |
Плутон открыли в 1930 году. Он стал ... |
![]() | |
Как взрываются звезды: открытия, которые меняют наше представление о Вселенной | |
Астрофизики изучили почти 4000 взрывов белых к... |
![]() | |
Орбита в опасности: как спасти спутники от космического мусора | |
Пол Костек, пожизненный член IEEE и систе... |
![]() | |
Космическая погода под контролем: отмечен прогресс в наблюдениях за Солнцем | |
Университет Ланкастера представил первый за&nb... |
![]() | |
Флаг, невесомость и наука: СПбГУ празднует юбилей с космонавтами | |
В честь Дня СПбГУ экипаж МКС-71 передал в... |
![]() | |
Вселенная — другая: новые данные ставят под сомнение главный принцип космологии | |
Космологический принцип — это ... |
![]() | |
Свет из прошлого: «Евклид» открыл редкое космическое явление | |
1 июля 2023 года космическая обсерватория Eucl... |
![]() | |
13 миллиардов лет назад: как темная материя управляла галактиками | |
Международная группа ученых нашла темную матер... |
![]() | |
Небо в опасности: космический мусор угрожает авиации | |
Космический мусор на орбите Земли станови... |
![]() | |
Океан Энцелада: жизнь может быть ближе, чем мы думаем, но скрыта от нас | |
Поиск жизни в океанах других планет может... |
![]() | |
Микробы в космосе: как L-серин поможет найти жизнь на Марсе | |
Поиск жизни в космосе — одна и... |
![]() | |
Марсианские дюны под микроскопом: что скрывает Красная планета | |
Песчаные дюны на Марсе могут раскрыть тай... |
![]() | |
Ученые открыли важный компонент звездообразования | |
Астрономы давно ищут ключевой фактор, который ... |
![]() | |
Запуск шотландской ракеты укрепляет позиции Великобритании в космической гонке | |
Запуск шотландской ракеты укрепит Великобритан... |
![]() | |
Как НАСА использует технологии искусственного интеллекта на Земле и в космосе | |
Дэвид Сальваньини, главный специалист по ... |
![]() | |
Пять крупных инноваторов присоединяются к US Quantum in Space Collaboration | |
Управление по технологическим переходам М... |
![]() | |
Руководитель Biomass Майкл Ферингер, ESA: Мы передадим спутник людям | |
Европейское космическое агентство, ESA, планир... |
![]() | |
Астрономы в реальном времени увидели формирование джетов черных дыр | |
Впервые международная группа ученых наблюдала ... |
![]() | |
Открытие аксиона поможет понять загадочные свойства темной материи | |
Темная материя, которую часто называют невидим... |
![]() | |
A&A: «Горячий Юпитер» опроверг теорию формирования планетарных систем | |
Открытие двух новых планет за пределами н... |
![]() | |
MIT: Мертвая звезда на краю черной дыры ускоряет рентгеновские вспышки | |
Одна сверхмассивная черная дыра не отпуск... |
![]() | |
NatComm: Выяснилось, как волны разгоняют частицы до экстремальных скоростей | |
Ученые стали на шаг ближе к пон... |
![]() | |
Борьба со складками: инновационный метод для космических мембран | |
Выход за пределы земной гравитации требуе... |
![]() | |
Новая миссия NASA Artemis LEXI покажет, как работает магнитный щит Земли | |
Новая революционная миссия в рамках прогр... |
![]() | |
Рынок космического и спутникового наблюдения Земли: как инновации меняют отрасль | |
Предлагаем вашему вниманию обзор компании RSS-... |
![]() | |
Найдены древние водоносные горизонты под поверхностью Марса | |
Марс, загадочная Красная планета, давно поража... |
![]() | |
Как физика нейтрино раскрывает секреты Вселенной | |
Нейтринная физика стала одной из самых пе... |
![]() | |
В НАСА рассказали об электрореактивных двигателях малых космических аппаратов | |
Исследовательский центр НАСА имени Гленна расс... |
![]() | |
AJL: Обнаружено несоответствие состава атмосферы экзопланеты и окружающего диска | |
Как некоторые дети физически похожи на св... |
![]() | |
A&A: Event Horizon Telescope продолжает раскрывать тайны черных дыр | |
Получив первые изображения черных дыр, новатор... |