Sondas espaciais detectam transferência de energia via plasma

O voo em formação das quatro sondas iguais permite que os instrumentos captem fenômenos dinâmicos. [Imagem: Universidade de Tóquio]

Interação onda-partícula

Um conjunto de quatro sondas espaciais voando em formação em órbita da Terra obteve medições diretas da magnetosfera terrestre que documentam um fenômeno que há muito tempo se acreditava existir, mas que nunca havia sido detectado diretamente: a transferência de energia via plasma.

A energia é transferida de íons de hidrogênio para as ondas de plasma, e então das ondas de plasma para íons de hélio, acelerando-os até altas energias, numa espécie de acelerador natural de partículas.

Estes dados fornecem informações importantes sobre as interações onda-partícula.

Plasmas são gases ionizados contendo elétrons (negativos), íons (positivos) e campos eletromagnéticos. Esses campos podem oscilar com o tempo, carregando a energia na forma de ondas.

Essas ondas podem atuar como intermediários que transferem energia entre dois tipos diferentes de íons - isso era só teoria até agora, quando esse processo foi observado diretamente.

E, como as interações via plasma são comuns em todo o Universo, essa transferência de energia pode explicar vários fenômenos do plasma espacial, tais como os envolvidos no cinturão de radiação da Terra, nas tempestades geomagnéticas, nas auroras, na perda atmosférica dos planetas e, de interesse mais prático, na forma como o Sol interfere nas telecomunicações.

Acelerador natural de partículas

Os dados foram coletados pela missão MMS (Magnetospheric MultiScale), um conjunto de quatro sondas espaciais que voam em formação através da magnetosfera da Terra, a região de plasma dominada pelo campo magnético do nosso planeta.

As sondas encontraram uma região da magnetosfera onde havia uma transferência de energia dos íons de hidrogênio para as ondas de plasma, como esperado.

Naritoshi Kitamura e seus colegas descobriram então que havia uma transferência posterior de energia do plasma para os íons de hélio vizinhos, explicando como os íons de hélio são acelerados a altas energias.

Bibliografia:

Direct measurements of two-way wave-particle energy transfer in a collisionless space plasma
Naritoshi Kitamura, M. Kitahara, M. Shoji, Y. Miyoshi, H. Hasegawa, S. Nakamura, Y. Katoh, Y. Saito, S. Yokota, D. J. Gershman, A. F. Vinas, B. L. Giles, T. E. Moore, W. R. Paterson, C. J. Pollock, C. T. Russell, R. J. Strangeway, S. A. Fuselier, J. L. Burch
Science
Vol.: 361 ISSUE 6406, 1000-1003
DOI: 10.1126/science.aap8730

FONTE: SITE INOVAÇÃO TECNOLOGICA