El campo magnético de la Tierra atrapa partículas de alta energía. Cuando se lanzaron los primeros satélites al espacio, Los científicos dirigidos por James Van Allen descubrieron inesperadamente las regiones de radiación de partículas de alta energía, que luego fueron nombrados en honor a su descubridor:los cinturones de radiación Van Allen. Visualizado, estos parecen dos regiones en forma de rosquilla que abarcan el planeta.

Ahora, Un nuevo estudio dirigido por investigadores del Centro Alemán de Investigación de Geociencias GFZ muestra que los electrones en los cinturones de radiación pueden acelerarse a velocidades muy altas a nivel local. El estudio muestra que la magnetosfera funciona como un acelerador de partículas muy eficiente, acelerando los electrones a las llamadas energías ultrarrelativistas. El estudio realizado por Hayley Allison, becario postdoctoral en GFZ Potsdam, y Yuri Shprits de GFZ y profesor de la Universidad de Potsdam, se publica en Comunicaciones de la naturaleza .

Para comprender mejor el origen de los cinturones de Van Allen, en 2012, La NASA lanzó la nave espacial gemela Van Allen Probes para atravesar este entorno tan hostil y realizar mediciones detalladas en esta peligrosa región. Las mediciones incluyeron una gama completa de partículas que se mueven a diferentes velocidades y en diferentes direcciones, y ondas de plasma. Las ondas de plasma son similares a las ondas que vemos en la superficie del agua, pero son invisibles a simple vista. Se pueden comparar con ondas en el campo eléctrico y magnético.

Observaciones recientes revelaron que la energía de los electrones en los cinturones puede llegar a las llamadas energías ultrarrelativistas. Estos electrones, con temperaturas superiores a los 100 mil millones de grados Fahrenheit, se mueven tan rápido que su energía de movimiento es mucho mayor que su energía de reposo dada por la famosa fórmula de Einstein E =mc ² . Son tan rápidos que el tiempo se ralentiza significativamente para estas partículas.

Los científicos se sorprendieron al encontrar estos electrones ultrarrelativistas y asumieron que solo se pueden alcanzar energías tan altas mediante una combinación de dos procesos:el transporte hacia adentro de partículas desde las regiones externas de la magnetosfera, que los acelera, y una aceleración local de partículas por ondas de plasma.

Sin embargo, el nuevo estudio muestra que los electrones alcanzan energías tan increíbles a nivel local, en el corazón de los cinturones, tomando toda esta energía de las ondas de plasma. Este proceso resulta sumamente eficaz. El descubrimiento inesperado de cómo opera la aceleración de partículas a energías ultrarrelativistas en el espacio cercano a la Tierra puede ayudar a los científicos a comprender los procesos fundamentales de aceleración en el sol. cerca de los planetas exteriores, e incluso en los rincones más lejanos del universo, donde las sondas espaciales no pueden alcanzar.