Dans une nouvelle étude publiée dans Actual physical Overview Letters, des chercheurs japonais montrent que les ondes de plasma à haute fréquence dans le géospace peuvent générer des ondes de plasma à basse fréquence par le biais d’interactions onde-particule en chauffant des ions à faible énergie, dévoilant une nouvelle voie de transfert d’énergie dans plasma sans collision.
Une signature importante du plasma – un état de la matière caractérisé par des particules chargées en déplacement libre interagissant through des forces électromagnétiques – est la génération d ‘”ondes de plasma”, résultant d’une instabilité des distributions de plasma. Les “ondes magnétosoniques rapides” (MSW) sont un form d’onde de plasma électromagnétique dans le géoespace. Les MSW résultent de protons chauds et sont considérés comme des “ondes à haute fréquence”.
Un autre type d’onde couramment générée dans le géoespace est l’onde « cyclotron ionique électromagnétique » (EMIC), qui est considérée comme une « onde basse fréquence ». Récemment, des observations satellitaires dans le Géoespace ont montré que les MSW et les ondes EMIC se produisent souvent ensemble. Cependant, le mécanisme sous-jacent à cette co-incidence est resté incertain.
Maintenant, une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Yoshizumi Miyoshi de l’Université de Nagoya, au Japon, a quelque peu démêlé ce mécanisme. “Les MSW sont connus pour se produire avec le chauffage de protons à faible énergie et des études ont montré que les MSW peuvent chauffer ces ions” froids “. Avec les récentes données d’observation du satellite Arase montrant des ondes EMIC simultanées, nous nous sommes demandé si l’apparition de Les ondes EMIC sont en fait couplées au processus de chauffage ionique médié par les MSW », explique le professeur Miyoshi, expliquant la determination de l’étude.
En conséquence, l’équipe a appliqué une méthode d’analyse de l’interaction onde-particule aux ondes MSW et EMIC – qu’ils ont observées avec le satellite Arase – pour examiner le “couplage d’énergie croisée” entre eux par chauffage ionique. Les résultats ont été éclairants : ils ont découvert que tandis que les MSW transféraient de l’énergie aux protons “froids” pour les réchauffer, une partie de l’énergie transférée des protons servait à exciter les ondes EMIC. Considérant que les MSW étaient, à leur tour, excités par des protons chauds, ils agissaient en fait comme un agent médiateur pour le transfert d’énergie vers les ondes EMIC, c’est-à-dire un couplage d’énergie croisée entre les protons chauds, les protons froids, les MSW et les ondes EMIC..
Bien que ces découvertes soient passionnantes en elles-mêmes, le professeur Miyoshi explique en quoi elles sont également importantes pour nos connaissances sur le géoespace : “Les ondes EMIC provoquent une diffusion et une perte importantes d'”électrons tueurs” dans les ceintures de rayonnement de Van Allen, qui provoquent souvent des dysfonctionnements des satellites. La nouvelle voie de transfert d’énergie pour les ondes EMIC excitantes révélée dans notre étude pourrait contribuer à l’amélioration des prévisions météorologiques spatiales, rendant les opérations additionally sûres du satellite dans les ceintures de rayonnement de Van Allen.