Forscher entdecken einen Elektronen-Hotspot im Van-Allen-Gürtel

Schematische Darstellung der Satellitenbeobachtungen von relativistischen Elektronen im Van-Allen-Strahlungsgürtel. (Credits: ERG Science Team)
Schematische Darstellung der Satellitenbeobachtungen von relativistischen Elektronen im Van-Allen-Strahlungsgürtel. (Credits: ERG Science Team)

Forscher aus Japan, den USA und Russland hat einen Hotspot in einem Strahlungsgürtel der Erde gefunden, wo sich extrem energiereiche (relativistische) Elektronen bilden. Solche Elektronen können Satelliten ernsthaft beschädigen. Das Ergebnis, veröffentlicht im Journal Geophysical Research Letters, könnte Wissenschaftlern helfen genauer vorherzusagen, wo diese relativistischen Elektronen entstehen werden.

Professor Yoshizumi Miyoshi vom Institute for Space-Earth Environmental Reseach an der Nagoya University und seine Kollegen verglichen Daten zweier Satelliten an entgegengesetzten Seiten der Erde: dem von der Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA) entwickelten Arase-Satelliten und einem der beiden Van-Allen-Probes der NASA. Die Satelliten sammeln Daten aus den Van-Allen-Strahlungsgürteln – das sind Regionen mit energiereichen Teilchen, die hauptsächlich vom Sonnenwind stammen. Energiereiche Teilchen in den Strahlungsgürteln werden vom Magnetfeld der Erde eingefangen.

Man weiß, dass Elektronen in den Van-Allen-Strahlungsgürteln mit ultraniederfrequenten Plasmawellen interagieren und dadurch bis auf annähernd Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Allerdings war bislang nicht klar, wann oder wo diese relativistischen Elektronen mit der Beschleunigung beginnen.

Um mehr Einblicke in die Elektronen zu bekommen, analysierten Professor Miyoshi und seine Kollegen Daten, die am 30. März 2017 vom Arase-Satelliten und der Van-Allen-Probe gesammelt wurden. Auf einer Seite der Erde identifizierte die Van-Allen-Probe charakteristische Hinweise auf eine Interaktion zwischen ultraniederfrequenten Wellen und energiereichen Elektronen. Auf der entgegengesetzten Seite identifizierte der Arase-Satellit zum selben Zeitpunkt hochenergetische Eletronensignaturen, aber keine ultraniederfrequenten Wellen.

Die Messungen sprechen dafür, dass die Interaktionsregion zwischen Elektronen und Wellen begrenzt ist, aber dass die relativistischen Elektronen dann weiterhin ostwärts um die Magnetosphäre der Erde reisen.

“Ein wichtiges Thema der Weltraumwetterforschung ist es, die Dynamik der relativistischen Elektronen im Van-Allen-Strahlungsgürtel zu verstehen”, sagte Miyoshi. “Die Ergebnisse dieser Studie werden die Modellierung verbessern und zu genaueren Vorhersagen über relativistische Elektronen in den Van-Allen-Strahlungsgürteln führen.”

Die Abhandlung “Remote Detection of Drift Resonance Between Energetic Electrons and Ultralow Frequency Waves: Multisatellite Coordinated Observation by Arase and Van Allen Probes” wurde am 6. November 2019 in den Geophysical Research Letters veröffentlicht.

Quelle

(THK)

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