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    Ondulaciones en el estanque de reconexión del campo magnético

    Nuevos fenómenos de reconexión magnética que ocurren en la interfaz entre el viento solar y la magnetosfera de la Tierra, que son 70, 000 km y 150, 000 km de la Tierra, respectivamente. La reconexión del campo magnético abarca el dominio espacial de 2000 km x 2000 km que se reconstruyen a partir de los datos de NASA-MMS medidos en las trayectorias de la nave espacial (puntos de puntos blancos) junto con el modelo de física de plasma. Las líneas verdes marcan las líneas X que están a menos de 30 km de las trayectorias de las naves espaciales. Tanto el viento solar como la magnetosfera están formados por electrones, iones (principalmente protones), campos eléctricos y magnéticos. Los colores de fondo en los mapas denotan la densidad del número de plasma. Crédito: El diario astrofísico (2020). DOI:10.3847 / 2041-8213 / abbf4a

    La mayoría de la materia visible en el Universo consiste en partículas cargadas o plasmas que pueden desarrollar una reconexión del campo magnético (MR) en los lugares donde la dirección del campo magnético exhibe un cambio abrupto. A través de la RM, la energía del campo magnético puede transferirse efectivamente a las energías cinética y térmica de los plasmas, resultando en muchos fenómenos explosivos de plasma que ocurren en el Sol, magnetosferas planetarias y púlsar, e incluso agujeros negros.

    La interfaz o magnetopausa entre el viento solar y la magnetosfera de la Tierra (alrededor de 70, 000 km de la Tierra) es uno de los sitios más probables en nuestro sistema solar para la ocurrencia de MR entre los campos magnéticos interplanetarios y terrestres. La magnetopausa de la Tierra también es fácilmente accesible para observaciones in situ mediante naves espaciales que no pueden llevarse a cabo en el Sol y en otros entornos astronómicos.

    La reconexión magnética puede crear grietas en el límite de la magnetopausa para evitar que la magnetosfera conductora proteja perfectamente los entornos espaciales de la Tierra del viento solar. En las regiones centrales de MR, el campo magnético con diferentes direcciones se cruza, formando una línea X. La identificación de firmas de RM en entornos espaciales ha sido durante mucho tiempo un desafío teórico y de observación debido al hecho de que las ubicaciones de las líneas X no pueden predeterminarse y la nave espacial solo puede ver porciones limitadas de las estructuras. La nave espacial Magnetosférica Multiescala (MMS) de la NASA que consta de cuatro satélites a 15 km de distancia y lanzada en 2015 es una misión de vanguardia destinada a estudiar la física multiescala de la RM.

    Las ondas de espejo con ondas como el plasma y los campos magnéticos se han observado ampliamente en el sistema solar, que son el producto de la inestabilidad del espejo que se produce en circunstancias de anisotropía de gran temperatura. Específicamente, cuando la temperatura perpendicular al campo magnético supera con creces la temperatura paralela, el plasma puede desarrollar fácilmente la inestabilidad del espejo. Tales características de temperatura anisotrópica se evidencian claramente en las observaciones de MMS que han contribuido a los hallazgos de ondas especulares a pequeña escala en el viento solar que no se han visto en misiones espaciales anteriores.

    Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el profesor Lin-Ni Hau de la Universidad Nacional Central (Taiwán) ha utilizado los datos de la nave espacial MMS de la NASA junto con los modelos teóricos para revelar por primera vez la geometría general de la reconexión magnética (MR) con la presencia de un Línea X dentro del dominio espacial de 2000 km x 2000 km. Dentro de los 15-30 segundos de atravesar la magnetopausa de la Tierra, las cuatro naves espaciales MMS con una resolución temporal excepcionalmente alta de 0,15 segundos han captado, por primera vez, las firmas de ondas especulares que rodean la línea X.

    Los dos eventos MR están ubicados en 70, 000 km y 150, 000 km de la Tierra, respectivamente, y exhiben características comunes de ondas de campos magnéticos y de plasma en el estanque de MR con las trayectorias de las naves espaciales a menos de 30 km de las líneas X. La coexistencia de la RM y las ondas de espejo respaldan la predicción teórica anterior de la RM mixta y la inestabilidad del espejo, que pueden producir procesos más drásticos de conversión de energía y aceleración del plasma. El nuevo descubrimiento publicado en la edición de octubre de Las cartas del diario astrofísico (ApJL) de Hau et al. puede haber arrojado luz sobre el posible mecanismo de los fenómenos explosivos de reconexión magnética que ocurren en el espacio, Ambientes de plasma solar y astronómico.


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