Circundando a Terra, dentro de sua magnetosfera, são dois concêntricos, cintos de radiação em forma de rosca conhecidos como cintos de Van Allen. Os cinturões de Van Allen aumentam e diminuem em resposta à energia solar que chega, às vezes ondulando longe o suficiente para expor os satélites em órbita e outras espaçonaves à radiação prejudicial que pode interromper as comunicações eletrônicas e os sinais de navegação, bem como redes elétricas. Esses elétrons do cinturão de radiação viajam perto da velocidade da luz e emitem e absorvem ondas que são usadas pelos cientistas para entender o clima espacial.

Uma equipe internacional de cientistas descobriu recentemente o papel que os elétrons quentes podem desempenhar nas ondas e flutuações detectadas pelos satélites. A equipe de pesquisa relata suas descobertas esta semana em Física dos Plasmas . Seus resultados são baseados em dados coletados pelas Sondas Van Allen, espaçonave robótica dupla lançada pela NASA em 2012 para ajudar os cientistas a entender melhor essas regiões do cinturão.

Pesquisas anteriores se concentraram em ondas eletromagnéticas de baixa frequência emitidas por elétrons frios como a principal causa de aceleração e perda de elétrons relativísticos. Essas interações onda-partícula afetam diretamente a largura das bandas. As ondas de baixa frequência incluem ondas de plasma de modo assobiador, assim chamado devido ao assobio ou som estático que eles fazem e que é audível através de um alto-falante.

Esta teoria geral descreve os elétrons do vento solar interagindo com essas ondas de plasma de baixa frequência. Isso faz com que os elétrons ganhem uma quantidade enorme de energia da amplificação das ondas do modo assobiador por meio da plasmasfera circundante.

Contudo, de acordo com a equipe de pesquisa, ondas de baixa frequência são normalmente associadas a condições magnetosféricas ativas, o que nem sempre ocorre. Em contraste, flutuações quase eletrostáticas (ES) de alta frequência na frequência híbrida superior são uma característica constante e difundida no ambiente do cinturão de radiação da Terra, como foi descoberto recentemente por meio de novos dados das Sondas Van Allen.

"Ondas ocasionais de baixa frequência com amplitudes extremamente grandes podem acelerar repentinamente os elétrons, "disse Junga Hwang, pesquisador principal do Instituto de Astronomia e Ciência Espacial da Coreia do Sul e co-autor do artigo. "Mas acreditamos que são as flutuações ES de alta frequência que são constantemente emitidas e reabsorvidas pelos elétrons quentes, que permitem que esses elétrons do cinturão de radiação permaneçam dentro da banda de Van Allen externa por um longo tempo. "

Em seu estudo, os pesquisadores analisaram os elétrons em três faixas de energia:elétrons frios, elétrons quentes e elétrons relativísticos. Elétrons frios contribuem principalmente para a densidade de elétrons de fundo. Os elétrons quentes são conhecidos como a principal fonte de formação de ondas. Os elétrons relativísticos, Enquanto isso, resultado de processos de aceleração de partículas, mas eles não influenciam as características médias do plasma. Os pesquisadores escolheram intervalos de "tempo quieto" para estudar as ondas de alta frequência quando as ondas de plasma de baixa frequência estavam ausentes.

"Uma vez que os elétrons quentes constituem apenas uma pequena fração da densidade total do número de elétrons, o pensamento geral tem sido que as flutuações do híbrido superior são úteis apenas como uma ferramenta para medir indiretamente a densidade do número de elétrons frios, "Hwang disse." No entanto, os dados das Sondas Van Allen mostraram que flutuações ES (eletrostáticas) híbridas superiores existem de forma generalizada e onipresente nos cinturões de radiação. De lá, provamos que a presença de elétrons quentes e flutuações híbridas superiores são fenômenos mutuamente relacionados. "