Rodeando la tierra, dentro de su magnetosfera, son dos concéntricos, cinturones de radiación en forma de rosquilla conocidos como cinturones de Van Allen. Los cinturones de Van Allen se hinchan y retroceden en respuesta a la energía entrante del sol, a veces ondeando lo suficientemente lejos como para exponer los satélites en órbita y otras naves espaciales a radiación dañina que puede interrumpir las comunicaciones electrónicas y las señales de navegación, así como redes eléctricas. Estos electrones del cinturón de radiación viajan cerca de la velocidad de la luz y emiten y absorben ondas que los científicos utilizan para comprender el clima espacial.

Un equipo internacional de científicos descubrió recientemente el papel que pueden desempeñar los electrones calientes en las ondas y fluctuaciones detectadas por los satélites. El equipo de investigación informa sus hallazgos esta semana en Física de Plasmas . Sus resultados se basan en datos recopilados por Van Allen Probes, naves espaciales robóticas gemelas lanzadas por la NASA en 2012 para ayudar a los científicos a comprender mejor estas regiones del cinturón.

La investigación anterior se ha centrado en las ondas electromagnéticas de baja frecuencia emitidas por electrones fríos como la principal causa de aceleración y pérdida de electrones relativistas. Estas interacciones onda-partícula afectan directamente el ancho de las bandas. Las ondas de baja frecuencia incluyen ondas de plasma en modo silbido, llamado así por el silbido o el sonido estático que hacen que es audible a través de un altavoz.

Esta teoría general describe los electrones del viento solar que interactúan con estas ondas de plasma de baja frecuencia. Esto hace que los electrones obtengan una enorme cantidad de energía a partir de la amplificación de las ondas en modo silbido a través de la plasmasfera circundante.

Sin embargo, según el equipo de investigación, Las ondas de baja frecuencia se asocian típicamente con condiciones magnetosféricas activas, que no siempre ocurren. A diferencia de, Las fluctuaciones cuasielectrostáticas (ES) de alta frecuencia en la frecuencia híbrida superior son una característica constante y omnipresente en el entorno del cinturón de radiación de la Tierra, como se descubrió recientemente a través de nuevos datos de Van Allen Probes.

"Las ondas ocasionales de baja frecuencia con amplitudes extremadamente grandes pueden acelerar repentinamente los electrones, "dijo Junga Hwang, investigador principal del Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea del Sur y coautor del artículo. "Pero creemos que son las fluctuaciones ES de alta frecuencia las que son emitidas y reabsorbidas constantemente por los electrones calientes, que permiten que estos electrones del cinturón de radiación permanezcan dentro de la banda exterior de Van Allen durante mucho tiempo ".

En su estudio, los investigadores observaron los electrones en tres rangos de energía:electrones fríos, electrones calientes y electrones relativistas. Los electrones fríos contribuyen principalmente a la densidad de electrones de fondo. Los electrones calientes son conocidos como la principal fuente de formación de ondas. Los electrones relativistas, mientras tanto, resultado de procesos de aceleración de partículas, pero no influyen en las características promedio del plasma. Los investigadores eligieron intervalos de "tiempo de silencio" para estudiar las ondas de alta frecuencia cuando las ondas de plasma de baja frecuencia estaban ausentes.

"Dado que los electrones calientes constituyen sólo una pequeña fracción de la densidad numérica total de electrones, el pensamiento general ha sido que las fluctuaciones del híbrido superior son útiles solo como una herramienta para medir indirectamente la densidad del número de electrones fríos, "Dijo Hwang." Sin embargo, los datos de las sondas de Van Allen mostraron que las fluctuaciones ES (electrostáticas) híbridas superiores existen de manera generalizada y ubicua en los cinturones de radiación. Desde allí, demostramos que la presencia de electrones calientes y las fluctuaciones de los híbridos superiores son fenómenos mutuamente relacionados ".