La magnetosfera terrestre funciona como un acelerador de partículas muy eficiente, acelerando los electrones a las llamadas energías ultrarrelativistas, gracias a las ondas de plasma.
Es el hallazgo de un nuevo estudio dirigido por investigadores del Centro Alemán de Investigación de Geociencias de GFZ, que muestra que los electrones en los cinturones de radiación pueden acelerarse a velocidades muy altas a nivel local. Se publica en Nature Communications.
Para comprender mejor el origen de los conocidos como cinturones de Van Allen, en 2012, la NASA lanzó la misión espacial gemela Van Allen Probes para atravesar este entorno tan hostil y realizar mediciones detalladas en esta peligrosa región. Las mediciones incluyeron una gama completa de partículas que se movían a diferentes velocidades y en diferentes direcciones, y ondas de plasma. Las ondas de plasma son similares a las ondas que vemos en la superficie del agua, pero son invisibles a simple vista. Se pueden comparar con las ondas del campo eléctrico y magnético.
Electrones ultrarrelativistas
Observaciones recientes revelaron que la energía de los electrones en los cinturones puede llegar a las llamadas energías ultrarrelativistas. Estos electrones se mueven tan rápidamente que su energía de movimiento es mucho mayor que su energía de reposo dada por la famosa fórmula de Einstein E = mc2. Son tan rápidos que el tiempo se ralentiza significativamente para estas partículas.
Los científicos se sorprendieron al encontrar estos electrones ultrarrelativistas y asumieron que solo se pueden alcanzar energías tan altas mediante una combinación de dos procesos: el transporte hacia adentro de partículas desde las regiones externas de la magnetosfera, que las acelera, y una aceleración local de partículas por ondas de plasma.
Sin embargo, el nuevo estudio muestra que los electrones alcanzan energías tan increíbles a nivel local, en el corazón de los cinturones, al tomar toda esta energía de las ondas de plasma. Este proceso resulta sumamente eficaz.
El descubrimiento inesperado de cómo opera la aceleración de partículas a energías ultrarrelativistas en el espacio cercano a la Tierra puede ayudar a los científicos a comprender los procesos fundamentales de aceleración en el sol, planetas exteriores cercanos e incluso en los rincones distantes del universo, donde las sondas espaciales no pueden llagar.
