Osynliga vågor värmer rymden – ny forskning visar vägen / Invisible waves heat space – new research shows the way

Ida Svenningssons doktorsavhandling visar att elektromagnetiska vågor, så kallade visslare, kan påverka hur elektroner rör sig och hur värme sprids i rymden nära jorden. Fynden bidrar till att öka vår förståelse för energiflöden i rymden – både nära jorden och längre ut i solsystemet.

Hennes forskning, vid Institutet för rymdfysik (IRF) och Uppsala universitet, utspelar sig i jordens magnetoskikt – ett turbulent område där solvinden, ett konstant flöde med laddade partiklar från solen, kolliderar med jordens magnetfält. Ida har studerat hur vågor och partiklar påverkar varandra under olika förhållanden tack vare detaljerade mätningar med instrument ombord på NASA:s fyra satelliter Magnetospheric MultiScale (MMS).

I doktorsavhandlingen presenteras hur vågor och plasmapartiklar samspelar och för över energi mellan varandra – en nyckel till att förstå hur rymden fungerar på djupet. Plasma är det vanligaste tillståndet för synlig materia i universum – det utgör hela 99 procent av allt vi ser. Det är ett laddat tillstånd, där elektroner och joner rör sig fritt och påverkas starkt av elektriska och magnetiska fält.

I rymden är plasma ofta så glest att partiklarna nästan aldrig krockar. I stället styrs deras rörelser av kraftfält men hur energi förflyttas i denna ”krockfria” miljö är fortfarande en öppen fråga för forskarna som studerar kollisionsfri plasma.

”Min forskning ger en ökad förståelse för hur små elektromagnetiska vågor, så kallade visslare, kan påverka elektroner i rymden. Det är fascinerande eftersom vågorna bara "pratar" med elektroner som rör sig i exakt rätt hastighet. Processen är både komplex och spännande – och viktig för att förstå hur små skeenden kan påverka stora delar av vårt solsystem”, säger Ida Svenningsson.

Ida Svenningsson, född i Lund, försvarar sin doktorsavhandling “Electron Heating through Wave-Particle Interaction in Turbulent Space Plasma” klockan 13.15 torsdag den 5 juni 2025 i Heinz-Otto Kreiss-salen vid Ångströmlabortatoriet i Uppsala. Opponent är professor Viviane Pierrard från Royal Belgian Institute for Space Aeronomy i Bryssel, Belgien.

Länk till doktorsavhandlingen

Kontakt:
Ida Svenningsson, doktorand, Institutet för rymdfysik, Uppsala och Uppsala universitet, ida.svenningsson@irfu.se

*** ENG ***

Ida Svenningsson’s doctoral thesis shows that electromagnetic waves, known as whistlers, can influence how electrons move and how heat spreads in space near Earth. The findings contribute to our understanding of energy flows in space – both near Earth and further out in the solar system.

Her research, conducted at the Swedish Institute of Space Physics (IRF) and Uppsala University, takes place in Earth's magnetosheath – a turbulent region where the solar wind, a constant stream of charged particles from the Sun, collides with Earth's magnetic field.

Ida has studied how waves and particles interact under different conditions, thanks to detailed measurements from instruments aboard NASA’s four Magnetospheric MultiScale (MMS) satellites.

The doctoral thesis presents how waves and plasma particles interact and transfer energy between each other – a key to understanding how space works on a deeper level. Plasma is the most common state of visible matter in the universe – it makes up 99 percent of everything we see. It is a charged state, in which electrons and ions move freely and are strongly influenced by electric and magnetic fields.

In space, plasma is often so sparse that particles almost never collide. Instead, their movements are governed by force fields, but how energy is transferred in this “collisionless” environment remains an open question for scientists studying collisionless plasma.

”My research provides a deeper understanding of how small electromagnetic waves, known as whistlers, can influence electrons in space. It's fascinating because the waves only “communicate” with electrons moving at exactly the right speed. The process is both complex and exciting – and important for understanding how small-scale events can affect large parts of our solar system”, says Ida Svenningsson.

Ida Svenningsson, born in Lund, Sweden, will defend her doctoral thesis “Electron Heating through Wave-Particle Interaction in Turbulent Space Plasma” 13:15 on Thursday, June 5 2025, in the Heinz-Otto Kreiss Hall at the Ångström Laboratory in Uppsala. The opponent is Professor Viviane Pierrard from the Royal Belgian Institute for Space Aeronomy in Brussels, Belgium.

Link to the doctoral thesis

Contact:
Ida Svenningsson, PhD student, Swedish Institute of Space Physics, Uppsala, and Uppsala University, ida.svenningsson@irfu.se