Magnetospheric Multiscale-uppdraget – MMS – har de senaste fyra åren använt högupplösta instrument för att se vad ingen annan rymdfarkost kan. Nyligen, MMS gjorde de första högupplösta mätningarna av en interplanetär stöt.

Dessa chocker, gjorda av partiklar och elektromagnetiska vågor, skjuts upp av solen. De tillhandahåller idealiska testbäddar för att lära sig om större universella fenomen, men att mäta interplanetära stötar kräver att man befinner sig på rätt plats vid rätt tidpunkt. Här är hur MMS-rymdfarkosten kunde göra just det.

Vad är i en chock?

Interplanetära chocker är en typ av kollisionsfri chock - sådana där partiklar överför energi genom elektromagnetiska fält istället för att direkt studsa in i varandra. Dessa kollisionsfria stötar är ett fenomen som finns i hela universum, inklusive i supernovor, svarta hål och avlägsna stjärnor. MMS studerar kollisionsfria chocker runt jorden för att få en större förståelse för chocker över hela universum.

Interplanetära chocker börjar vid solen, som kontinuerligt släpper ut strömmar av laddade partiklar som kallas solvinden.

Solvinden finns vanligtvis i två typer - långsam och snabb. När en snabb ström av solvind passerar en långsammare ström, det skapar en chockvåg, precis som en båt som rör sig genom en flod skapar en våg. Vågen sprider sig sedan över solsystemet. Den 8 januari 2018, MMS var på precis rätt plats för att se en interplanetär chock när den rullade förbi.

Att fånga chocken

MMS kunde mäta chocken tack vare dess oöverträffat snabba och högupplösta instrument. Ett av instrumenten ombord på MMS är Fast Plasma Investigation. Denna svit av instrument kan mäta joner och elektroner runt rymdfarkosten med upp till 6 gånger per sekund. Eftersom de snabba stötvågorna kan passera rymdfarkosten på bara en halv sekund, denna höghastighetsprovtagning är avgörande för att fånga chocken.

Om man tittar på uppgifterna från den 8 januari, forskarna lade märke till en jonklump från solvinden. Kort efter, de såg en andra jonklump, skapat av joner redan i området som hade studsat av chocken när den passerade. Genom att analysera denna andra population, forskarna hittade bevis för att stödja en teori om energiöverföring som först lades fram på 1980-talet.

MMS består av fyra identiska rymdfarkoster, som flyger i en snäv formation som möjliggör 3D-kartering av rymden. Eftersom de fyra MMS-rymdfarkosterna var åtskilda med endast 12 miles vid tidpunkten för chocken (inte hundratals kilometer som tidigare rymdskepp hade varit), forskarna kunde också se småskaliga oregelbundna mönster i chocken. Händelsen och resultaten publicerades nyligen i Journal of Geophysical Research .

Gå tillbaka för mer

På grund av tidpunkten för omloppsbanan och instrumenten, MMS är bara på plats för att se interplanetära chocker ungefär en gång i veckan, men forskarna är övertygade om att de kommer att hitta mer. Speciellt nu, efter att ha sett en kraftig interplanetär chock, MMS-forskare hoppas kunna upptäcka svagare som är mycket sällsynta och mindre välkända. Att hitta en svagare händelse kan hjälpa till att öppna upp en ny regim av chockfysik.