Βρετανοί αστροφυσικοί από το Πανεπιστήμιο Northumbria σημείωσαν σημαντική πρόοδο στην κατανόηση των αρχών λειτουργίας ορισμένων από τους ισχυρότερους επιταχυντές σωματιδίων στο Σύμπαν – των κοσμικών κρουστικών κυμάτων. Η μελέτη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Science περιοδικό Nature Communications (NatComms).
Η ομάδα μελέτησε τα λεγόμενα κρουστικά κύματα χωρίς συγκρούσεις και το ρόλο τους στη δημιουργία κοσμικών ακτίνων υψηλής ενέργειας που ταξιδεύουν σε τεράστιες αποστάσεις στο διαστρικό διάστημα.
Ο κύριος μηχανισμός που εξηγεί την επιτάχυνση των ηλεκτρονίων σε σχετικιστικές (πολύ υψηλές) ενέργειες ονομάζεται επιτάχυνση Fermi ή επιτάχυνση διάχυτου κρουστικού κύματος (DSA).
Αυτός ο μηχανισμός απαιτεί τα ηλεκτρόνια να είναι αρχικά φορτισμένα σε μια ορισμένη ενέργεια κατωφλίου πριν επιταχυνθούν αποτελεσματικά με την DSA. Η προσπάθεια επίλυσης του τρόπου με τον οποίο τα ηλεκτρόνια φτάνουν σε αυτή την αρχική ενέργεια είναι γνωστή ως “πρόβλημα έγχυσης”.
Οι αστροφυσικοί χρησιμοποίησαν δεδομένα από δύο διαστημικές αποστολές, MMS και THEMIS/ARTEMIS. Η πρώτη μέτρησε την αλληλεπίδραση της γήινης μαγνητόσφαιρας με τον ηλιακό άνεμο και η δεύτερη παρατήρησε το μέσο πλάσματος κοντά στη Σελήνη.
Αφού συνέκρινε τα αποτελέσματα, η ερευνητική ομάδα μελέτησε ένα μεγάλης κλίμακας γεγονός στο όριο της κρούσης της κεφαλής της Γης, το σημείο όπου ο ηλιακός άνεμος συναντά τη μαγνητόσφαιρα του πλανήτη μας.
Κατά τη διάρκεια αυτού του συμβάντος, τα ηλεκτρόνια στη ζώνη του προκρούσματος – την περιοχή όπου ο ηλιακός άνεμος προ-διαταράσσεται από την αλληλεπίδραση με το κτύπημα κεφαλής – έφτασαν σε πρωτοφανή επίπεδα ενέργειας, που ξεπέρασαν τα 500 keV, περισσότερο από 500 φορές το μέσο όρο.
Η ομάδα υπέθεσε ότι τα ηλεκτρόνια υψηλής ταχύτητας δημιουργήθηκαν από μια πολύπλοκη αλληλεπίδραση πολλαπλών μηχανισμών επιτάχυνσης, συμπεριλαμβανομένης της αλληλεπίδρασης των σωματιδίων με διαφορετικά κύματα πλάσματος.
Βελτιώνοντας το μοντέλο της κρουστικής επιτάχυνσης, η μελέτη αυτή παρέχει νέες γνώσεις σχετικά με τη λειτουργία του κοσμικού πλάσματος και τις θεμελιώδεις διαδικασίες που διέπουν τη μεταφορά ενέργειας στο σύμπαν, δήλωσαν οι ερευνητές.
Νωρίτερα οι επιστήμονες κατάφεραν να να εντοπίσει την πηγή των μυστηριωδών ραδιοσημάτων από το βαθύ διάστημα.