Les scientifiques ont utilisé les données de la mission Magnetospheric Multiscale (MMS) dirigée par le Southwest Investigation Institute pour expliquer la présence d’éléments lourds énergétiques dans les rayons cosmiques galactiques (GCR). Les GCR sont composés de particules énergétiques se déplaçant rapidement, principalement des ions hydrogène appelés protons, les éléments les moreover légers et les furthermore abondants de l’univers. Les scientifiques ont longtemps débattu de la manière dont des quantités infimes d’ions lourds dans les GCR sont accélérées.



L’explosion de supernova d’une étoile mourante crée des ondes de choc massives qui se propagent dans l’espace environnant, accélérant les ions sur leur chemin vers des énergies très élevées, créant des GCR. La façon dont les ions lourds sont énergisés et accélérés est importante car or truck ils affectent la redistribution de la masse dans l’univers et sont essentiels à la formation d’éléments encore as well as lourds et chimiquement moreover complexes. Ils influencent également la façon dont nous percevons les structures astrophysiques.

« On pense que les ions lourds sont insensibles à une onde de choc entrante car or truck ils sont moins abondants, et l’énergie de choc est massivement consommée par la prépondérance des protons. pendant que vous restez en place « , a déclaré le Dr Hadi Madanian de SwRI, l’auteur principal de l’article sur cette recherche publié dans Astrophysical Journal Letters. « Cependant, cette vision classique du comportement des ions lourds dans des circumstances de choc n’est pas toujours ce que nous avons vu dans les observations MMS haute résolution de l’environnement spatial proche de la Terre. »



Des phénomènes de choc se produisent également dans l’environnement proche de la Terre. Le champ magnétique du Soleil est transporté à travers l’espace interplanétaire par le flux de vent solaire supersonique, qui est obstrué et détourné par la magnétosphère terrestre, une bulle de safety autour de notre planète natale. Cette région d’interaction est appelée choc d’étrave en raison de sa forme incurvée, equivalent aux vagues d’étrave qui se produisent lorsqu’un bateau se déplace dans l’eau. Le choc d’arc de la Terre se forme à une échelle beaucoup additionally petite que les chocs de supernova. Cependant, parfois, les circumstances de ce petit choc ressemblent à celles des restes de supernova. L’équipe a utilisé des mesures in situ à haute résolution du vaisseau spatial MMS au niveau du choc avant pour étudier remark les ions lourds sont accélérés.

« Nous avons observé une amplification intensive du champ magnétique près du choc de l’arc, une propriété connue associée aux chocs puissants tels que les restes de supernova. Nous avons ensuite analysé le comportement de différentes espèces d’ions lorsqu’elles ont rencontré le choc de l’arc », a déclaré Madanian. « Nous avons constaté que ces champs améliorés modifient considérablement la trajectoire des ions lourds, les redirigeant vers la zone d’accélération du choc. »

Alors que ce comportement ne devait pas se produire pour les ions lourds, l’équipe a identifié des preuves directes de ce processus dans les particules alpha, les ions hélium qui sont quatre fois plus massifs que les protons et ont deux fois la demand.

« La superbe résolution des observations MMS nous a donné une impression beaucoup moreover claire de la façon dont une onde de choc énergise les éléments lourds. Nous serons en mesure d’utiliser cette nouvelle compréhension pour améliorer nos modèles informatiques d’accélération des rayons cosmiques lors de chocs astrophysiques », a déclaré David Burgess, professeur de mathématiques et d’astronomie à l’Université Queen Mary de Londres et coauteur de l’article. « Les nouvelles découvertes ont des implications importantes pour la composition des rayons cosmiques et les spectres de rayonnement observés des buildings astrophysiques. »