NASA's Interstellar Boundary Explorer (IBEX) ruimtevaartuig heeft de eerste waarnemingen gedaan van snelle waterstofatomen die van de maan komen, na decennia van speculatie en op zoek naar hun bestaan. De IBEX, die afgelopen oktober werd gelanceerd, heeft een missie om de dynamische interacties die worden veroorzaakt door de hete zonnewind die tegen de koude uitgestrekte ruimte slaat, in beeld te brengen en in kaart te brengen. Maar toen het IBEX-team het ruimtevaartuig in gebruik nam, ontdekten ze de stroom van neutrale waterstofatomen die wordt veroorzaakt door de zonnewind die zich verspreidt over het maanoppervlak.
De detector die de ontdekking deed, genaamd IBEX-Hi, is ontworpen en gebouwd door het Southwest Research Institute en Los Alamos National Labs om deeltjes te meten die bewegen met snelheden van 0,5 miljoen tot 2,5 miljoen mijl per uur.
"Net nadat we IBEX-Hi hadden ingeschakeld, ging de maan dwars door zijn gezichtsveld en daar waren ze", zegt Dr. David J. McComas, IBEX hoofdonderzoeker en assistent-vice-president van de SwRI Space Science en Engineering Division, waar de IBEX-Hi-deeltjesdetector voornamelijk werd gebouwd. 'Het instrument lichtte op met een duidelijk signaal dat de neutrale atomen werden gedetecteerd terwijl ze zich van de maan terug verspreidden.'
De zonnewind, de supersonische stroom van geladen deeltjes die uit de zon stroomt, beweegt zich in alle richtingen de ruimte in met snelheden van ongeveer een miljoen mijl per uur. Het sterke magnetische veld van de aarde beschermt onze planeet tegen de zonnewind. De maan, met zijn relatief zwakke magnetische veld, heeft een dergelijke bescherming niet, waardoor de zonnewind tegen de zonzijde van de maan slaat.
Vanaf zijn uitkijkpunt in een hoge baan om de aarde, ziet IBEX ongeveer de helft van de maan - een kwart ervan is donker en kijkt naar de nachtzijde (weg van de zon), terwijl het andere kwart naar de dagzijde kijkt (naar de zon). Zonnewinddeeltjes hebben alleen invloed op de dagzijde, waar de meeste van hen zijn ingebed in het maanoppervlak, terwijl sommige zich in verschillende richtingen verspreiden. De verspreide worden in dit reflectieproces meestal neutrale atomen door elektronen op te nemen van het maanoppervlak.
Het IBEX-team schat dat slechts ongeveer 10 procent van de zonnewindionen aan de zonzijde van de maan reflecteert als neutrale atomen, terwijl de resterende 90 procent is ingebed in het maanoppervlak. Kenmerken van het maanoppervlak, zoals stof, kraters en rotsen, spelen een rol bij het bepalen van het percentage deeltjes dat wordt ingebed en het percentage neutrale deeltjes, evenals hun bewegingsrichting, die zich verspreiden.
McComas zegt dat de resultaten ook licht werpen op het "recycling" -proces van deeltjes in het hele zonnestelsel en daarbuiten. De zonnewind en andere geladen deeltjes beïnvloeden stof en grotere objecten terwijl ze door de ruimte reizen, waar ze zich terug verspreiden en opnieuw worden verwerkt als neutrale atomen. Deze atomen kunnen lange afstanden afleggen voordat ze van hun elektronen worden ontdaan en ionen worden en het ingewikkelde proces begint opnieuw.
De gecombineerde verstrooiings- en neutralisatieprocessen die nu op de maan worden waargenomen, hebben gevolgen voor interacties met objecten in het hele zonnestelsel, zoals asteroïden, Kuipergordel-objecten en andere manen. De interacties tussen plasma en oppervlak die plaatsvinden in protostellaire nevel, het gebied van de ruimte dat zich vormt rond planeten en sterren - evenals exoplaneten, planeten rond andere sterren - kunnen ook worden afgeleid.
De primaire missie van IBEX is het observeren en in kaart brengen van de complexe interacties die plaatsvinden aan de rand van het zonnestelsel, waar de miljoen mijl per uur zonnewind het interstellaire materiaal van de rest van de melkweg binnenkomt. Het ruimtevaartuig heeft de meest gevoelige neutrale atoomdetectoren die ooit in de ruimte zijn gevlogen, waardoor onderzoekers niet alleen deeltjesenergie kunnen meten, maar ook nauwkeurige beelden kunnen maken van waar ze vandaan komen.
En het ruimtevaartuig begint net. Tegen het einde van de zomer zal het team de eerste all-sky map van het ruimtevaartuig uitbrengen met daarop de energetische processen die zich aan de rand van het zonnestelsel voordoen. Het team zal geen commentaar geven totdat de afbeelding compleet is, maar McComas hint: "Het lijkt niet op een van de modellen."
Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven.
Bron: Southwest Research Institute
