Hvordan påvirker oksygenet magnetiske eksplosjoner i rommet?

Rett utenfor vår egen klode, i magnetosfæren, skjer det til stadighet enorme magnetiske eksplosjoner som et resultat av kraftige solstormer som melder sin anmarsj mot jordas beskyttende magnetfelt. I et slikt møte, utløses enorme mengder energi og ser du opp mot himmelen en stjerneklar natt vil du vitne et dramatisk og fargerikt etterspill av begivenheten i form av et dansende nordlys. Disse eksplosjonene er kjent som magnetisk rekonneksjon og er en av de viktigste energikonverteringsprosessene for plasma.

Mens de vanligste plasmakomponentene i magnetosfæren er protoner og elektroner så kan tyngre ionearter dominere i perioder med sterke solstormer. I sitt doktorgradsarbeid har Kolstø undersøkt hvordan styrken og effektiviteten til denne eksplosive energifrigjøringen påvirkes av tyngre ioner (elektrisk ladede partikler), som for eksempel, oksygenioner som strømmer ut fra jordens ionosfære. Tyngre ioner er kjent for å redusere effektiviteten til magnetisk rekonneksjon. I sitt arbeid, har Kolstø utviklet en ny skaleringsrelasjon for effektiviteten til magnetisk rekonneksjon med tyngre ioner som viser at denne eksplosive prosessen gå opptil dobbelt så raskt enn tidligere forutsagt.

Å forstå̊ hvordan massive ioner endrer dynamikken og effektiviteten til rekonneksjonssprosessen er svært avgjørende for å få et fullstendig bilde av hvordan magnetisk rekonneksjon fungerer. Dette hjelper oss videre å bygge opp presise modeller for innvirkningen av solstormer på jorden. I jakten på dette benyttes to fremgangsmåter: 1) Numeriske simuleringer, og 2) satellittobservasjoner gjort av NASAs Magnetospheric Multiscale-oppdrag (MMS). På grunn av sin høye masse vil oksygenet reagere 16 ganger langsommere enn protonene og 30000 ganger langsommere enn elektronene. Dette gir opphav til en helt unik plasmadynamikk som i doktorgradsarbeidet av Kolstø har blitt predikert i numeriske simuleringer og deretter oppdaget i naturen ved bruk av NASAs MMS satellitter.

Personalia

Håkon Midthun Kolstø (f. 1994) er oppvokst på Karmøy i Rogaland og har en bachelorgrad i fysikk og en mastergrad i eksperimentell partikkelfysikk fra Universitet i Bergen. I 2018 startet Håkon på en stipendiatstilling innen romfysikk. Under doktorgradsperioden har Kolstø gjennomført utenlandsopphold ved både NASA Goddard Space Flight Center og NASA Ames Research Center. Veiledere har vært Dr. Cecilia Norgren og Dr. Michael Hesse.