При русі майже зі швидкістю світла з електронами відбувається щось дивне: таємницю розкрито.

У космосі вибухи наднових, чорні діри та інші космічні події можуть прискорювати електрони до майже швидкості світла. Це називається релятивістською швидкістю. Вважається, що ударні хвилі, що виникають внаслідок передачі енергії між частинками під час космічних подій, діють як природні прискорювачі частинок і відповідають за прискорення електронів до релятивістських швидкостей. Це явище називається дифузійним ударним прискоренням. Але є одна проблема. Перш ніж електрони зможуть прискоритися цими ударними хвилями, вони повинні містити певну кількість енергії. Ніхто не знає, як електрони отримують цю початкову енергію, і це називається проблемою інжекції електронів. Тепер нове дослідження, опубліковане в журналі Nature Communications, пояснює прискорення електронів у космічному просторі, пише Interesting Engineering.

Вчені зібрали дані космічних апаратів NASA, які дають уявлення про те, як сонячні вітри впливають і взаємодіють з магнітосферою Землі, а також розкривають поведінку плазми та магнітних полів у просторі навколо Землі та Місяця. Особливу увагу вчених привернуло явище головної ударної хвилі.

Ця ударна хвиля утворюється, коли швидко рухомий сонячний вітер різко сповільнюється і нагрівається під час зіткнення з магнітосферою Землі.

Під час цього явища електрони в околицях Землі, де сонячний вітер попередньо збурений його взаємодією з ударною хвилею, отримали безпрецедентний рівень енергії: більше 500 кілоеlectronвольт. Але зазвичай електрони в даній області космосу мають енергію приблизно 1 кілоеlectronвольт.

Результати дослідження показують, що високоенергетичні електрони створюються шляхом поєднання різних процесів, які включають взаємодію з плазмовими хвилями, тимчасовими структурами в районі перед головною ударною хвилею Землі та самою ударною хвилею. Разом ці процеси прискорюють електрони і надають їм найвищу енергію.

Вчені вважають, що прискорення електронів є результатом багатьох подій, викликаних плазмою, які відбуваються на різних масштабах. Але ці явища заряджають частинки в космосі. Автори дослідження вважають, що це відкриття допоможе зрозуміти прискорення електронів не лише в Сонячній системі, але й у далеких куточках Всесвіту.