Komeetan magnetosfäärin syntymä:
vesi-ionien suihkulähde
Perjantaina julkaistussa Science-lehden numerossa tutkimuksessa osoitetaan, että Rosetta-luotaimen RPC-ICA -instrumentti on havainnut komeetan magneettiset ympäristön, magnetosfäärin synnyn aurinkotuulen vuorovaikuttaessa komeetan jatkuvasti tihenevän kaasukehän kanssa. 67P/Churyumov-Gerasimenko herää!
Aalto-yliopiston tutkijoiden, professori Esa Kallion ja tohtori Cyril Simon Wedlundin osa tutkimuksessa koostui komeetan ympäristön varauksenvaihtoprosessien tehokkuuden arvioinnista hyödyntäen Rosetta-luotaimen mittauksia sekä komeetan aktiivisuuden ja neutraali- ja ionitiheyksien laskemisesta simulaatioilla.
Varauksenvaihto on prosessi, jossa hiukkasspesies X kaappaa elektronin toiselta spesiekseltä, kuten vedeltä H2O:
Tämä on erityisen tehokasta lähellä komeetan ydintä, missä tiheä vesihöyrypilvi vaikuttaa suuresti komeetan lähiavaruuden plasmaympäristöön (lisätietoja englanniksi sivuillamme). Nämä arviot, muutaman oletuksen kera johtivat arvioihin komeetan aktiivisuudesta ja veden höyrystymisestä komeetalta. Tutkimuksen tiivistelmä löytyy englanniksi sivun alaosasta.
Oikealla: 3-D-simulaatio komeetta 67P/Churyumov-Gerasimenkon lähiavaruuden varatuista hiukkasista ja niiden vuorovaikutuksesta aurinkotuulen kanssa. Animaatiossa näytetään komeetan ytimestä purkautuvan, auringon UV-säteilyn ionisoimien vesi-ionien H2O+ pilvi, jota aurinkotuulen virtaus puhaltaa pois komeetalta. Muun muassa protoneista, elektroneista ja helium-ytimistä koostuvaa aurinkotuulta esitetään värillisillä nuolilla, joiden väri kuvaa aurinkotuulen tiheyttä: valkoinen väri kuvaa alhaista, punainen korkeaa tiheyttä. Osuessaan komeetan ionipilveen aurinkotuulen virtaus kääntyy alaspäin sekä hidastuu lähellä komeetan ydintä.
Simulaation alussa aurinkotuuli “kytketään päälle”, ja se kohtaa tyhjään avaruuteen laajenevan ionipilven. Aurinkotuulen törmättyä komeettaan näytämme aurinkotuulen virtausta yksityiskohtaisemmin, antamalla nuolien seurata aurinkotuulen virtaviivojen mukana. Ionipilven valkoista osaa ei näytetä komeetan toisella puolella, joten kiertäessämme komeetan ympäri näemme syvemmälle ionipilven sisäosiin, mikä näkyy myös alla havainnollistavassa kuvassa.
Authors and abstract of the Science article
Hans Nilsson, Gabriella Stenberg-Wieser, Etienne Behar, Cyril Simon Wedlund, Herbert Gunell, Masatoshi Yamauchi, Rickard Lundin, Stas Barabash, Martin Wieser, Chris Carr, Emanuele Cupido, Jim Burch, Andrei Fedorov, Jean-André Sauvaud, Hannu Koskinen, Esa Kallio, Jean-Pierre Lebreton, Anders Eriksson, Niklas Edberg, Ray Goldstein, Pierre Henri, Christoph Koenders, Prachet Mokashi, Zoltan Nemeth, Ingo Richter, Karoly Szego, Martin Volwerk, Claire Vallat, Martin Rubin
The Rosetta mission shall accompany comet 67P/Churyumov-Gerasimenko from a heliocentric distance of >3.6 astronomical units through perihelion passage at 1.25 astronomical units, spanning low and maximum activity levels. Initially, the solar wind permeated the thin comet atmosphere formed from sublimation, until the size and plasma pressure of the ionized atmosphere defined its boundaries: A magnetosphere is born. Using the Rosetta Plasma Consortium ion composition analyzer, we traced the evolution from the first detection of water ions to when the atmosphere begins repelling the solar wind (~3.3 astronomical units), and we report the spatial structure of this early interaction. The near-comet water population comprises accelerated ions (<800 electron volts), produced upstream of Rosetta, and lower energy locally produced ions; we estimate the fluxes of both ion species and energetic neutral atoms.
Lähdeviite: Nilsson et al., Birth of a comet magnetosphere: A spring of water ions, Science, 347(6220), DOI: 10.1126/science.aaa0571, 23 January 2015.