Der Raum ist warm - oder zumindest wärmer als er sein sollte. Überall im Universum, auch in unserem eigenen Sonnensystem, haben Astronomen festgestellt, dass die fast leeren Stellen zwischen den Sternen und Galaxien und anderer Materie mehr Wärme enthalten, als das vorhandene Wissen vollständig erklären kann.
Also, was kocht die Leere?
Eine neue im Weltraum durchgeführte Studie könnte eine Antwort bieten: Plasmawellen schlagen gegen Elektronen.
Diese fast leeren Stellen in unserem Sonnensystem enthalten einige Dinge. Es gibt Sonnenwind, der aus dünnen Strömen geladener Teilchen wie Elektronen besteht, die sich mit superhohen Geschwindigkeiten von der Sonne weg bewegen. Und es gibt loses Plasma, eine Form von Materie, die im gesamten Universum weit verbreitet ist und oft in einem chaotischen, "turbulenten" Zustand existiert.
Wissenschaftler beobachteten, dass diese Elektronen im Sonnenwind die Energie elektromagnetischer Wellen absorbieren, die durch die turbulenten Plasmen der Erdmagnetscheide strömen. Sobald die Energie absorbiert war, verwandelte sie sich in Wärme. Die Magnetscheide ist die Region, in der die elektromagnetischen Felder der Erde am direktesten auf den Sonnenwind treffen.
Dies war ein Effekt, den Forscher zuvor in weniger komplexen Situationen auf der Erde beobachtet hatten, jedoch niemals in den chaotischen Turbulenzen der Erdumlaufbahn.
Die Forscher fanden den Effekt in Daten der Magnetospheric Multiscale Mission. Dieses Projekt umfasst vier Roboter-Raumschiffe, die die Erde umkreisen und messen, wie das elektromagnetische Feld unseres Planeten mit der Sonne interagiert.
In Daten aus dieser extremen Umgebung konnten die Forscher herausfinden, wie Energie in elektromagnetischen Wellen, die durch das Plasma strömen, in Wärme in den Elektronen umgewandelt wird. Es war ein Effekt, der in dieser chaotischen, natürlichen Umgebung noch nie zuvor gesehen wurde. Damit der Effekt funktioniert, mussten sich die Elektronen und Wellen mit ähnlichen Geschwindigkeiten bewegen.
"Das elektrische Feld, das mit Wellen verbunden ist, die sich durch das Plasma bewegen, kann Elektronen beschleunigen, die sich mit genau der richtigen Geschwindigkeit zusammen mit der Welle bewegen, analog zu einem Surfer, der eine Welle fängt", sagte der Co-Forscher Greg Howes von der University of Iowa in einer Erklärung . (Durch Hinzufügen von Energie zu den Elektronen erwärmen sie sich.)
Die Forscher sagten, dass ihre Ergebnisse, die heute (14. Februar) in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurden, dazu beitragen könnten, die seltsam hohe Temperatur des Universums zu erklären. Und ihre Methoden, sagten sie, weisen den Weg zu detaillierteren Studien darüber, wie sich Energie durch Plasmen im Raum bewegt.
