De Magnetospheric Multiscale-missie - MMS - heeft de afgelopen vier jaar instrumenten met een hoge resolutie gebruikt om te zien wat geen ander ruimtevaartuig kan. Onlangs, MMS deed de eerste metingen met hoge resolutie van een interplanetaire schok.

Deze schokken, gemaakt van deeltjes en elektromagnetische golven, worden gelanceerd door de zon. Ze bieden ideale testbedden om meer te weten te komen over grotere universele fenomenen, maar het meten van interplanetaire schokken vereist dat je op het juiste moment op de juiste plaats bent. Hier is hoe het MMS-ruimtevaartuig precies dat kon doen.

Wat zit er in een schok?

Interplanetaire schokken zijn een soort botsingsloze schokken, waarbij deeltjes energie overdragen via elektromagnetische velden in plaats van rechtstreeks in elkaar te stuiteren. Deze botsingsloze schokken zijn een fenomeen dat in het hele universum voorkomt, inclusief in supernova's, zwarte gaten en verre sterren. MMS bestudeert botsingsloze schokken rond de aarde om meer inzicht te krijgen in schokken in het universum.

Interplanetaire schokken beginnen bij de zon, die voortdurend stromen van geladen deeltjes vrijgeeft die de zonnewind worden genoemd.

De zonnewind komt meestal in twee soorten voor:langzaam en snel. Wanneer een snelle stroom zonnewind een langzamere stroom inhaalt, het veroorzaakt een schokgolf, net zoals een boot die door een rivier beweegt een golf creëert. De golf verspreidt zich vervolgens over het zonnestelsel. Op 8 januari 2018, MMS was precies op de juiste plek om een ​​interplanetaire schok te zien terwijl deze voorbij rolde.

De schok opvangen

MMS kon de schok meten dankzij zijn ongekend snelle en hoge resolutie instrumenten. Een van de instrumenten aan boord van MMS is de Fast Plasma Investigation. Deze reeks instrumenten kan tot 6 keer per seconde ionen en elektronen rond het ruimtevaartuig meten. Omdat de voortschrijdende schokgolven het ruimtevaartuig in slechts een halve seconde kunnen passeren, deze snelle bemonstering is essentieel om de schok op te vangen.

Kijkend naar de gegevens van 8 januari, de wetenschappers merkten een klomp ionen van de zonnewind op. Kort daarna, ze zagen een tweede klomp ionen, gemaakt door ionen die zich al in het gebied bevonden en die de schok hadden teruggekaatst toen deze voorbijkwam. Door deze tweede populatie te analyseren, de wetenschappers vonden bewijs ter ondersteuning van een theorie van energieoverdracht die voor het eerst werd gesteld in de jaren tachtig.

MMS bestaat uit vier identieke ruimtevaartuigen, die in een strakke formatie vliegen die het mogelijk maakt om de ruimte in 3D in kaart te brengen. Aangezien de vier MMS-ruimtevaartuigen op het moment van de schok slechts 12 mijl van elkaar verwijderd waren (niet honderden kilometers zoals het vorige ruimtevaartuig was), de wetenschappers konden ook kleinschalige onregelmatige patronen in de schok zien. Het evenement en de resultaten zijn onlangs gepubliceerd in de Tijdschrift voor Geofysisch Onderzoek .

Teruggaan voor meer

Vanwege de timing van de baan en instrumenten, MMS is er slechts om ongeveer een keer per week interplanetaire schokken te zien, maar de wetenschappers zijn ervan overtuigd dat ze meer zullen vinden. Vooral nu, na het zien van een sterke interplanetaire schok, MMS-wetenschappers hopen zwakkere te kunnen herkennen die veel zeldzamer en minder goed begrepen zijn. Het vinden van een zwakkere gebeurtenis kan helpen bij het openen van een nieuw regime van schokfysica.