Recent onderzoek, geleid door Dr. Michael Starkey van het Southwest Research Institute (SwRI), heeft voor het eerst observationeel bewijs geleverd voor de aanwezigheid van 'pickup ions' (PUIs) en bijbehorende golfactiviteit in de zonne wind nabij de Aarde. Deze bevindingen zijn gedaan met behulp van NASA's Magnetospheric Multiscale (MMS) missie, die in 2015 werd gelanceerd met vier ruimtevaartuigen om de magnetosfeer van de Aarde te bestuderen.
PUIs ontstaan wanneer neutrale deeltjes, die door de heliosfeer reizen, geïoniseerd worden in de zonne wind. Eenmaal geladen, worden deze ionen meegesleept door de zonne windstroom en beginnen ze te cirkelen rond het lokale magnetische veld, wat resulteert in een plasma populatie met kenmerken die verschillen van de gebruikelijke deeltjes in de zonne wind. Tot nu toe werd aangenomen dat de intensiteit van PUIs nabij de Aarde laag was en hun bijdrage aan golf-deeltje interacties verwaarloosbaar was.
De waarnemingen van de MMS-missie toonden aan dat PUIs een typische snelheidsverdeling vertonen, zonder de aanwezigheid van andere significante ionen- of energierijke elektronenpopulaties. De analyse van de golfactiviteit, die magnetische gegevens van de missie combineerde met theoretische modellen, suggereert dat deze golven daadwerkelijk door PUIs worden gegenereerd. Dr. Starkey verklaarde: "De resultaten van deze studie geven aan dat PUIs golven kunnen genereren in de zonne wind nabij de Aarde en benadrukken de noodzaak van meer uitgebreid statistisch onderzoek naar deze processen."
Hij voegde toe: "Het is mogelijk dat PUIs een grotere rol spelen in het verwarmen en thermaliseren van de nabij-aardse zonne wind dan eerder werd gedacht, wat aanzienlijke implicaties zou hebben voor modellen van de dynamiek van de zonne wind door de gehele heliosfeer." Door de ioncomponenten (zonnewindionen en PUIs) afzonderlijk te modelleren, konden de onderzoekers de populaties identificeren die verantwoordelijk waren voor de waargenomen golven. De conclusie was dat deze hoogstwaarschijnlijk werden gegenereerd door helium en/of waterstof PUIs.
Hoewel instrumentele beperkingen een exacte bepaling van de betrokken ionensoorten verhinderden, wijzen de bevindingen op een potentieel grotere invloed van PUIs dan voorheen werd aangenomen. De studie, gepubliceerd in de Journal of Geophysical Research: Space Physics, benadrukt het belang van verder onderzoek naar de zonne wind en de interacties ervan met de aardmagnetosfeer. Dit draagt bij aan een beter begrip van de processen die ruimteweer beïnvloeden en helpt bij het beschermen van onze infrastructuur die gevoelig is voor deze effecten.
De bevindingen kunnen leiden tot een herziening van huidige theorieën en modellen over de evolutie van de zonne wind in de heliosfeer, vooral omdat PUIs op grotere afstand van de zon een toenemende rol spelen in verwarmings- en thermalisatieprocessen door golf-deeltje interacties. Op de randen van het zonnestelsel dragen ze significant bij aan de totale dynamische druk van de zonne wind, wat invloed heeft op fenomenen bij de terminator shock en in de heliosheath.