Našu planétu obklopujú dva obrovské radiačné pásy nazývané Van Allenove radiačné pásy, v ktorých je zachytené korpuskulárne žiarenie. Ide o časticové žiarenie, teda prúd častíc (elektróny, ióny) s nenulovou pokojovou hmotnosťou. Nedávne merania ukázali, že tieto častice (presnejšie elektróny) sú v týchto oblastiach urýchľované až na ultra-relativistické rýchlosti, čo môže predstavovať potencionálne nebezpečenstvo pre našu rozrastajúcu sa orbitálnu infraštruktúru, píše web Universe Today.

Hrozba pre orbitálnu infraštruktúru

Samotné Van Allenove pásy sa rozprestierajú od výšky približne 640 kilometrov do vzdialenosti až 58 000 kilometrov nad povrchom Zeme. Oba patria medzi oblasti, v ktorých magnetické pole Zeme zachytáva nabité častice slnečného vetra. Viac o Van Allenových radiačných pásoch sme informovali aj v tomto článku.

ESA/ATG medialab

Tieto častice, teda elektróny, môžu dosahovať ultra-relativistické energie a letieť takmer rýchlosťou svetla, no touto problematikou sa zaoberali už viaceré štúdie. V novom výskume publikovanom v žurnále Science Advances sa však skupine vedcov z Nemecka podarilo objasniť ako presne k tomuto urýchľovaniu dochádza.

Ako uvádza web Science Daily, už v roku 2020 merania uskutočnené kozmickými sondami Van Allen Probes preukázali, že počas slnečných búrok zohrávajú plazmové vlny, ktoré môžeme chápať ako fluktuácie elektrického a magnetického poľa excitované solárnymi búrkami, rozhodujúcu úlohu pri urýchľovaní častíc na relativistické energie. Doteraz však nebolo jasné, prečo sa také vysoké energie elektrónov nedosahujú pri každej jednej solárnej búrke.

Akú úlohu tu zohráva plazma?

Tak ako v predchádzajúcich štúdiách, aj v tejto zohrali dôležitú úlohu údaje práve z Van Allenových sond. Ich analýza totiž prezradila, že elektróny dosiahnu ultra-relativistickú rýchlosť iba vtedy, keď hustota plazmy klesla na hodnotu iba desať častíc na kubický centimeter, teda približne 5 až 10-krát menej ako je jej normálna hustota, upozorňuje Science Alert.

To priamo súsiví s faktom, že vo svete elektrónov sa plazma môže správať ako akási zábrana, alebo tlmiaca sila, cez ktorú sa elektróny oveľa ťažšie pretlačia. Bez plazmy však magnetosféra môže naďalej vyvíjať silu na elektrón, ktorá ho dokáže akcelerovať až na ultra-relativistické rýchlosti.

NICOLLE RAGER FULLER, NSF

Nové informácie sú dôležité najmä kvôli hrozbe, ktorú môžu relativistické elektróny predstavovať pre satelity a inú orbitálnu infraštruktúru. Pri takých vysokých rýchlostiach ich takmer žiadne tienenie, respektíve ochranná bariéra nemôže zastaviť a ich náboj môže poškodiť citlivú elektroniku.

„Táto štúdia ukazuje, že elektróny v radiačnom páse Zeme možno lokálne urýchliť na ultra-relativistické energie, ak sú podmienky plazmového prostredia, plazmové vlny a dočasne nízka hustota plazmy, správne“, uviedol spoluautor štúdie Jurij Shprits.

Dosiahnuté výsledky tiež vyvracajú predchádzajúce tvrdenia, podľa ktorých sú ultra-relativistické elektróny výsledkom dvojstupňového procesu urýchľovania.