Um Acelerador de Partículas nos Cinturões de Radiação

Satélites nos cinturões de radiação revelam estruturas de plasma que podem alavancar a aceleração de elétrons para altas energias.

Um dos problemas mais intrigantes da astrofísica é a existência de uma variedade de ambientes anômalos de partículas de alta energia, por exemplo, os raios cósmicos extragalácticos até 1020 elétron-volts (eV). Mais perto de casa, nosso planeta, temos os cinturões de radiação de Van Allen da Terra, descoberto no início da era espacial, por volta da década de 60, conter alguns elétrons e íons com energias de milhões de eV. Apesar de uma riqueza de observações e muitos modelos propostos, esclarecendo os diversos mecanismos de aceleração representa um desafio de longa data. Os dados de sondas de Van Allen da NASA mostram uma queda de potencial surpreendente (diferença de tensão) de um milhão de volts passando os satélites. A energia que os elétrons podem ganhar no campo elétrico de dupla camada pode ser o passo que falta no cenário de aceleração radiação de cinto que tenha sido prevista por pesquisadores nos últimos anos .

A magnetosfera é uma grande região do espaço onde o campo magnético da Terra controla o movimento de partículas carregadas, ou seja, elétrons, prótons e outras espécies de íons, que formam plasmas espaciais. Populações de partículas energéticas são observadas em várias partes da Magnetosfera. Recentemente, utilizando as sondas de Van Allen lançada em agosto de 2012, os pesquisadores mostraram que os elétrons com energias maiores que 2.5MeV(Mega eV = 1 milhão de eV) foram aceleradas para dentro dos cinturões de radiação, ao invés de ser transportado de outro lugar. Mas qual é o mecanismo de aceleração local? A descoberta feita pela sonda STEREO de em que detecta ondas muito fortes, como "Whistler" em cinturões de radiação da Terra sugeriu que os elétrons poderiam "surfar" nessas ondas para acelerar as quantidades de MeV de energia. Whistlers são modos particulares de ondas eletromagnéticas que se propagam num plasma magnetizado que podem por ressonância, interagir com partículas rápidas. No entanto, para ser eficazes nos cinturões de radiação, este processo requer uma população de sementes de elétrons que já têm energias de cerca de uma centena keV, muito maior do que a energia de elétrons térmica.