Electrones relativistas se descubrieron con sondas de Van Allen de la NASA

Desde su descubrimiento en los albores de la era espacial, cinturones de radiación de la Tierra continuarán revelando comportamientos y nuevas estructuras complejas. Esta visualización muestra cómo los cinturones de radiación cambian en respuesta a la inyección de electrones de una tormenta en finales de junio de 2015. Colores rojos indican un número mayor de electrones. Créditos: NASA Goddard Space Flight Center/Tom Bridgman

Más allá de espacio no han sido capaces de distinguir los electrones de los protones de alta energía en el cinturón de radiación interior de misiones. Pero usando un instrumento especial, el electrón magnético y el espectrómetro de iones — MagEIS — en las sondas Van Allen, los científicos podrían mirar las partículas por separado por primera vez. Lo que encontraron fue sorprendente: generalmente no hay ninguno de estos electrones súper rápidos, conocidos como electrones relativistas, en el cinturón interior, contrariamente a lo que espera los científicos.

"Hemos sabido durante mucho tiempo que estos protones muy energéticos que hay allí, que pueden contaminar las mediciones, pero nunca hemos tenido una buena manera de sacar las medidas hasta ahora," dijo Seth Claudepierre, autor principal y científico Van Allen sondas en los Aerospace Corporation en El Segundo, California.

De los cinturones de radiación de dos, científicos han comprendido durante mucho tiempo el cinturón exterior . Durante intensas tormentas geomagnéticas, cuando las partículas cargadas del Sol entre a través de la sistema solar, el cinturón de radiación exterior pulsa dramáticamente, de crecimiento y contracción en respuesta a la presión de las partículas solares y el campo magnético.  Mientras tanto, el cinturón interior mantiene una posición constante sobre la superficie de la Tierra. Sin embargo, los nuevos resultados, muestran que la composición de la correa interior no es tan constante como los científicos habían asumido.

Normalmente, el cinturón interior se compone de protones de alta energía y electrones de baja energía. Sin embargo, después de una muy fuerte tormenta geomagnética en junio de 2015, electrones relativistas fueron empujados en el cinturón interior.

Los resultados eran visibles debido a la forma que MagEIS fue diseñado. El instrumento crea su propio campo magnético interno, que le permite clasificar las partículas según la carga y energía. Al separar los electrones de los protones, los científicos podían entender que las partículas estaban contribuyendo a la población de partículas en el cinturón interior.

"Cuando cuidadosamente se procesan los datos y se elimina la contaminación, podemos ver cosas que nunca hemos podido ver antes," dijo Claudepierre. "Estos resultados están cambiando totalmente la forma en que pensamos sobre el cinturón de radiación en estas energías".

Durante una fuerte tormenta geomagnética, electrones a energías relativistas, que suelen ser sólo en el cinturón de radiación exterior, son empujadas cerca de la Tierra y pueblan el cinturón interior. Mientras que los electrones en la región de ranura decaen rápido, los electrones del cinturón interior pueden permanecer durante muchos meses.

Créditos: NASA Goddard Space Flight Center/Mary Pat Hrybyk-Keith

Dado la rareza de las tormentas, que pueden inyectar electrones relativistas en el cinturón interior, los científicos ahora entienden que allí suelen ser bajos niveles de radiación allí — un resultado que tiene implicaciones para la nave espacial en la región. Saber exactamente Cuánta radiación está presente puede permitir a los científicos e ingenieros de diseño más ligero y más baratos satélites adaptan para soportar los niveles de radiación menos intensos que vas a encontrar.

Además de proporcionar una nueva perspectiva en el diseño de naves espaciales, los resultados abren un nuevo reino para que los científicos a estudiar a continuación.

"Esto abre la posibilidad de hacer ciencia que anteriormente no era posible," dijo Shri Kanekal, Van Allen sondas adjunto misión científica Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, no involucrados con el estudio. "Por ejemplo, podemos ahora investigar bajo qué circunstancias estos electrones penetran en la región interna y ver si las tormentas geomagnéticas más intensas dar electrones que son más intensos o más enérgico."

Las sondas de Van Allen es la segunda misión en la vida de la NASA con un programa de estrellas y de muchas misiones de heliofísica de la NASA estudiando nuestro entorno cercanos a la Tierra. La nave espacial por penetración a través de los cinturones de radiación cinco a seis veces al día en una órbita altamente elíptica, para entender los procesos físicos que agregar y quitar electrones de la región.

By Mara Johnson-Groh
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.

Last Updated: March 15, 2017

Editor: Rob Garner

Traducción: El Quelonio Volador