NASA 发现不寻常的高能电子的起源

高出地面，地球磁场的变化不断地偏转传入超音速粒子从太阳。这些粒子就在地球的磁场 — — 地区感到不安和一些被反射到一个动荡不安的区域，称为前震。从美国航空航天局的 THEMIS — — 短时间历史事件和亚暴期间大尺度相互作用 — — 使命新观测显示，这个动荡的地区可以加速电子达速度接近光速的速度。这种速度极快的粒子也有发生在地球附近空间和许多其他地方在宇宙里，但加速他们的机制没有被具体地理解。

此图像表示经过激波，称为冲击漂移加速度加速粒子的传统拟议机制之一。（黄色） 的电子和质子 （蓝色） 可以看到移动在那里两个热等离子体气泡碰撞 （垂直红线） 的碰撞区。青色的箭头表示的磁场和光的绿色箭头，电场。

新的研究结果提供答案，同时开放更多的问题的第一步。研究发现，电子可以加速到极高的速度，在离地球比以前想到的可能 — — 导致新询问是什么原因导致加速地球附近地区。这些发现可能会改变不仅在靠近地球，但也在整个宇宙的冲击，如何可以加速电子的接受的理论。有更好的理解如何激发粒子将帮助科学家和工程师更好地装备航天器和对付这些粒子，这可能会导致设备出现故障，影响到太空旅行的宇航员。

“这影响几乎每个领域所处理高能粒子，从研究宇宙射线、 太阳耀斑和日冕物质抛射，有可能损害卫星并影响到火星探险的宇航员，”林恩 · 威尔逊说，领导该论文的作者对这些结果在美国宇航局戈达德太空飞行中心在马里兰州。

结果，发表在物理评论快报上 2016 年 11 月 14 日，描述了如何在特定地区只是超越地球的磁场可能得到加速这种粒子。通常情况下，一个粒子流朝向地球第一次遇到边界地区被誉为弓形震波，形成太阳风，连续和变流上的带电粒子流从太阳和地球之间的屏障。在弓形激波磁场减缓粒子，造成最多要转向离开地球，尽管有些反射回太阳。这些反映颗粒形成的电子和离子称为前震区域的区域。

这些微粒在前震地区的一些高能量、 快速移动的电子和离子。历史上，科学家们认为这些粒子到达这种高能量的一种方法是通过跨弓形震波，来回弹跳获得一点额外的能量，从每一次碰撞。然而，新的观察结果表明颗粒也可以获得通过前震地区本身的电磁活动的能量。

导致这一发现的意见采取的从 THEMIS — — 短时间事件历史和宏观交互期间暴 — — 特派团卫星之一。五 THEMIS 卫星环绕地球研究行星的磁层如何捕获和公布太阳能风能、 理解什么启动导致极光的地磁亚暴。THEMIS 轨道，飞行器花前震跨边界地区。忒弥斯的首要使命圆满结束 2010 年和现在两个卫星收集数据在绕月球轨道。

太阳和地球之间运行，航天器发现电子加速到极高的能量。加速的意见持续了不到一分钟，但远远高于平均能量的微粒在该地区，并远远高于可以由碰撞单独解释。从附加的太阳物理学航天器，风和立体声，同时观测表明没有太阳射电爆发或行星际激波，所以高能电子并非源于太阳活动。

“这是一个令人费解的案例，因为我们看到的高能电子在哪里我们不认为他们应该是，并没有一种模式适合自己，”说大卫西贝克、 合著者和西弥斯项目科学家在美国国家航空航天局戈达德。”还有我们的知识的差距，一些基本的东西是失踪。

电子也不可能源自从弓形震波，像此前人们想象。如果在弓形激波加速电子，他们会首选的运动的方向和位置 — — 根据磁场和远离弓形激波在一个小的特定区域。然而，观察到的电子正朝着各个方向，而不仅仅是沿着磁场线。此外，弓形震波只能生产大约十分之一的观测到的电子的能量的能量。相反，电子的加速的原因是发现前震区域本身内。

“它似乎暗示因为规模大的东西不能解释它规模非常小的事情也这样做，”威尔逊说。

高能粒子在前震地区的观察超过 50 年，但直到现在，没有人见过来自前震区域内的高能电子。这部分是由于短时间刻度的电子被加速，以前的意见平均在几分钟内，可能有隐藏的任何事件。THEMIS 收集意见快得多，使它唯一能够看到的粒子。

接下来，研究人员打算从忒弥斯来确定特定的机制来加速电子的背后收集更多的观察。