Universitet i USA har länge bråkat om vem som äger världens största trumma. Ounderbyggda anspråk på titeln har inkluderat "Purdue Big Bass Drum" och "Big Bertha", som intressant nog fick sitt namn efter den tyska kanonen från första världskriget och slutade med att bli radioaktiv under Manhattanprojektet.

Tyvärr för amerikanerna, dock, Guinness World Records säger att en traditionell koreansk "CheonGo"-trumma har den sanna titeln. Detta är över 5,5 meter i diameter, cirka sex meter lång och väger över sju ton. Men mina senaste vetenskapliga resultat, precis publicerat i Naturkommunikation , har blåst bort alla utmanare. Det beror på att världens största trumma faktiskt är flera tiotals gånger större än vår planet – och den finns i rymden.

Du kanske tycker att detta är nonsens. Men magnetfältet (magnetosfären) som omger jorden, skydda oss genom att avleda solvinden runt planeten, är ett gigantiskt och komplicerat musikinstrument. Vi har vetat i 50 år eller så att svaga magnetiska typer av ljudvågor kan studsa runt och resonera i den här miljön, bildar väl definierade toner på exakt samma sätt som blås- och stränginstrument gör. Men dessa toner bildas vid frekvenser tiotusentals gånger lägre än vi kan höra med våra öron. Och detta trumliknande instrument i vår magnetosfär har länge gäckat oss – fram till nu.

Massivt magnetiskt membran

En trummas nyckelfunktion är dess yta – tekniskt kallad ett membran (trummor är också kända som membranofoner). När du träffar den här ytan, krusningar kan spridas över den och reflekteras tillbaka vid de fasta kanterna. De ursprungliga och reflekterade vågorna kan störa genom att förstärka eller ta bort varandra. Detta leder till "stående vågmönster", där specifika punkter ser ut att stå stilla medan andra vibrerar fram och tillbaka. De specifika mönstren och deras tillhörande frekvenser bestäms helt av formen på trummans yta. Faktiskt, frågan "Kan man höra formen på en trumma?" har fascinerat matematiker från 1960-talet fram till idag.

Den yttre gränsen för jordens magnetosfär, känd som magnetopausen, beter sig mycket som ett elastiskt membran. Den växer eller krymper beroende på solvindens varierande styrka, och dessa förändringar utlöser ofta krusningar eller ytvågor som sprider sig över gränsen. Medan forskare ofta har fokuserat på hur dessa vågor vandrar längs magnetosfärens sidor, de bör också färdas mot magnetpolerna.

Fysiker tar ofta komplicerade problem och förenklar dem avsevärt för att få insikt. Detta tillvägagångssätt hjälpte teoretiker för 45 år sedan att först visa att dessa ytvågor verkligen kan reflekteras tillbaka, får magnetosfären att vibrera precis som en trumma. Men det var inte klart om att ta bort några av förenklingarna i teorin kan stoppa trumman från att vara möjlig.

Det visade sig också vara mycket svårt att hitta övertygande observationsbevis för denna teori från satellitdata. I rymdfysik, till skillnad från säg astronomi, vi har vanligtvis att göra med det helt osynliga. Vi kan inte bara ta en bild av vad som händer överallt, vi måste skicka ut satelliter och mäta det. Men det betyder att vi bara vet vad som händer på de platser där det finns satelliter. Gåtan är ofta om satelliterna är på rätt plats vid rätt tidpunkt för att hitta det du letar efter.

Under de senaste åren, mina kollegor och jag har vidareutvecklat teorin om denna magnetiska trumma för att ge oss testbara signaturer att söka efter i vår data. Vi kunde komma på några strikta kriterier som vi trodde kunde ge bevis för dessa svängningar. Det innebar i princip att vi behövde minst fyra satelliter alla i rad nära magnetopausen.

Tack och lov, NASA:s THEMIS-uppdrag gav oss inte fyra utan fem satelliter att leka med. Allt vi behövde göra var att hitta rätt körevenemang, motsvarande att trumpinnen slår i trumman, och mät hur ytan rörde sig som svar och vilka ljud den skapade. Händelsen i fråga var en stråle av höghastighetspartiklar som impulsivt smällde in i magnetopausen. När vi väl hade det, allt föll på plats nästan perfekt. Vi har till och med återskapat hur trumman faktiskt låter (se videon ovan).

Denna forskning visar verkligen hur knepig vetenskap kan vara i verkligheten. Något som låter relativt enkelt har tagit oss 45 år att visa. Och denna resa är långt ifrån över, det finns mycket mer att göra för att ta reda på hur ofta dessa trumliknande vibrationer inträffar (både här på jorden och potentiellt på andra planeter, också) och vilka konsekvenserna har för vår rymdmiljö.

Detta kommer i slutändan att hjälpa oss att reda ut vilken typ av rytm magnetosfären producerar över tiden. Som tidigare DJ, Jag kan inte vänta – jag älskar ett bra beat.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.