Rymdmiljön runt jorden kännetecknas av interaktioner mellan jordens magnetfält och närliggande plasma. En viktig fysisk process i dessa interaktioner är magnetisk återanslutning, där två intilliggande fältlinjer bryts och varje halva därefter sammanfogar hälften av den andra brutna linjen för att bilda nya fältlinjer. Återanslutning frigör potentiell energi lagrad i fältlinjerna, överföra den till den omgivande plasma i form av partikelacceleration.

NASA:s Magnetospheric Multiscale (MMS) uppdrag, som lanserades 2015, studerar magnetisk återanslutning med fyra små rymdfarkoster som kretsar i formation. Turner et al. beskriva MMS -observationer av en återanslutningshändelse som inträffade den 11 juli 2017. Vid tidpunkten för återanslutningen, MMS passerade genom elektrondiffusionsregionen (EDR), ett område tiotals kilometer i storlek där återanslutning av magnetfältlinjer sker.

Före återanslutningshändelsen, MMS observerade inga energiska elektroner i dess närhet. Sedan spelade det in två utbrott av energiska (större än 50 kiloelektronvolts) elektroner inom fem sekunder, den senare varade i flera minuter. Under dessa utbrott, elektroner med högre energi anlände till EDR först, följt av dem med lägre energi. Författarna tolkar denna energidispersion som bevis på att elektroner från en avlägsen reservoar strömmar ut på de nybildade fältlinjerna.

De rapporterar också att slående, alla fyra rymdfarkoster observerade inte identiska partikelfördelningar trots att de var mycket nära varandra i rymden jämfört med den karakteristiska rörelseskalan hos elektroner med energier på 50 eller fler kiloelektronvolt. Detta bevis på kaotisk partikelrörelse inträffade trots att det totala magnetfältet i regionen runt MMS förblev stabilt i flera sekunder. Sådana partikelfördelningar är typiska för olinjär partikelacceleration.

Författarna drar slutsatsen att småskaliga rörelser av elektroner i närheten av en magnetisk återanslutningshändelse kan således belysa den magnetiska topologin i ett område som är mycket större än observationsområdet och att magnetisk återanslutning direkt kan påskynda elektroner till relativistiska energier.

Denna berättelse publiceras på nytt med tillstånd av Eos, värd av American Geophysical Union. Läs den ursprungliga historien här.