Mise Rosetta ESA ke kometě 67P/Churyumov-Gerasimenko skončila před čtyřmi lety. 30. září 2016 byla sonda nasměrována do kontrolovaného dopadu na kometu, čímž byla ukončena její 12,5letá mise. Vědci stále pracují se všemi jeho daty a činí nové objevy.
Ukazuje to nová studie založená na datech Rosetta Kometa 67P má svou polární záři.
Na Zemi, polární záře jsou vytvářeny nabitými částicemi ze Slunce. Když se tyto částice přiblíží k Zemi, jsou nasměrovány podél siločar zemské magnetosféry. Když dosáhnou zemských pólů, částice narazí na molekuly a atomy v zemské atmosféře, což vytváří barevné, třpytivé polární záře. Polární záře mohou mít i ostatní planety v naší sluneční soustavě.
Umělcovo ztvárnění (nikoli v měřítku) průřezu magnetosférou, se slunečním větrem vlevo ve žlutém a magnetickými siločárami vycházejícími ze Země v modré barvě. V tomto nestabilním prostředí proudí elektrony v blízkém prostoru Země, znázorněné jako bílé tečky, rychle dolů po liniích magnetického pole směrem k zemským pólům. Tam interagují s částicemi kyslíku a dusíku v horní atmosféře, uvolňují fotony a zesvětlují určitou oblast polární záře.
Kredity: Emmanuel Masongsong/UCLA EPSS/NASA
Je to ale poprvé, co vědci viděli polární záři kolem komety. A nález polární záře u objektu bez magnetického pole vědce překvapil.
'Nalezení polárních září kolem 67P, které postrádá magnetické pole, je překvapivé a fascinující.'
Dr. Jim Burch, VICEPREZIDENT SWRI, Vedoucí IES (iontový a elektronový senzor), spoluautor studie
Název nové studie oznamující toto zjištění je „ Daleko-ultrafialová polární záře identifikovaná na kometě 67P/Churyumov-Gerasimenko .“ Hlavní autorkou je Dr. Marina Galand z Imperial College London. Nový výzkum je publikován v časopise Nature Astronomy.
Polární záře komety 67P není viditelná pro lidské oči. Je ve vzdáleném ultrafialovém (FUV) a byl detekován pomocí sady Rosetta vědecké přístroje . Zejména nástroji, které misi poskytl Southwest Research Institute (SwRI). V rámci mise poskytla SwRI dva přístroje: IES, neboli iontový a elektronový senzor, a spektrograf Alice daleko v ultrafialovém (FUV).
„Nabité částice ze Slunce proudící ke kometě ve slunečním větru interagují s plynem obklopujícím ledové, prachové jádro komety a vytvářejí polární záře,“ řekl viceprezident SwRI Dr. Jim Burch, který vede IES (iontový a elektronový senzor). 'Přístroj IES detekoval elektrony, které způsobily polární záři,' řekl Burch v a tisková zpráva .
Tento obrázek ukazuje klíčové fáze mechanismu, kterým je tato polární záře produkována: jak elektrony proudí do vesmíru ze Slunce a přibližují se ke kometě, jsou urychlovány a dále rozkládají molekuly v prostředí komety. Tento destruktivní proces může vyvrhnout excitované atomy, které se pak „de-excitují“ za vzniku pozorované polární záře. Obrazový kredit: ESA (vesmírná loď: ESA/ATG medialab)
Přístroj IES společnosti SwRI snímal elektrony, které způsobily polární záři. Když tyto elektrony narazí na komu plynu obklopující kometu, voda a další složky v plynu se rozloží a vytvoří záři v UV. Alice FUV spektrometr zachytil záři polární záře.
'Zpočátku jsme se domnívali, že ultrafialové emise na kometě 67P jsou jevy známé jako ‚denní záře‘, což je proces způsobený interakcí slunečních fotonů s kometárním plynem,' řekl Dr. Joel Parker ze SwRI, který vede spektrograf Alice. „Byli jsme ohromeni zjištěním, že UV emise jsou polární záře, kterou nepohánějí fotony, ale elektrony ve slunečním větru, které rozbíjejí vodu a další molekuly v komatu a byly urychlovány v blízkém okolí komety. Výsledné excitované atomy vytvářejí toto charakteristické světlo.'
Jednou ze složitostí moderních vesmírných misí, jako je Rosetta, je správa všech dat. Samotná Rosetta má více než 10 samostatných přístrojů a kamer a přistávací modul Philae má tucet přístrojů a kamer. Všechna data z těchto nástrojů musí být integrována, aby bylo dosaženo nejlepších výsledků.
'Tímto jsme se nemuseli spoléhat pouze na jeden soubor dat z jednoho přístroje,' řekl vedoucí autor Galand, který vedl tým, který používal fyzikální model k integraci měření prováděných různými přístroji na palubě Rosetta. „Místo toho jsme mohli sestavit velký soubor dat s více nástroji, abychom získali lepší obrázek o tom, co se děje. To nám umožnilo jednoznačně identifikovat, jak se formují ultrafialové atomové emise 67P/C-G, a odhalit jejich polární povahu.
Tento obrázek z nového výzkumu ukazuje, jak různé přístroje pomohly detekovat UV polární záři komety 67P. K potvrzení původu emisí FUV se používá vícepřístrojový přístup propojením energetických elektronů měřených in situ elektronovým spektrometrem Rosetta Plasma Consortium (RPC) (na(b) a atomové emise FUV detekované spektrografem Alice FUV (C).
'Studuji polární záře na Zemi pět desetiletí,' řekl Burch. 'Nalezení polárních září kolem 67P, které postrádá magnetické pole, je překvapivé a fascinující.'
Jak tedy bez magnetického pole kometa generuje polární záři?
Klíčem je to, čemu se říká an ambipolární elektrické pole . Toto pole vytváří elektronový tlakový gradient, jehož výsledkem je jakási studna, která přitahuje elektrony směrem k jádru komety.
Autoři ve svém článku píší „elektrony slunečního větru (červené tečky) podléhají zrychlení především podél překrytých magnetických siločar, když spadají do potenciálové jámy, když se přibližují ke kometárnímu jádru (trajektorie barevně odlišené energií elektronů v Obr. 4 ). Tato potenciálová jáma je produkována ambipolárním elektrickým polem generovaným kometární plazmou a vyplývající z velkého gradientu tlaku elektronů.
Tento obrázek ze studie ukazuje zdroj elektronů, které způsobují FUV polární záře u komety 67P. Kometa nemá magnetické pole jako planety. Místo toho plazma z komety vytváří ambipolární elektrické pole, které urychluje sluneční elektrony. Zelené šipky představují pole působící na elektrony. Dráhy elektronů jsou znázorněny čarami barevně odlišenými energií. Poznámka: jádro komety není v měřítku. Image Credit: Galand et al, 2020.
Vědci nacházeli kolem planet Sluneční soustavy stále více auror. Ale nikdy předtím žádnou v okolí komety nepozorovali. Poukazuje na různé cesty, které mohou vytvářet polární záře.
Na Zemi jsou vytvářeny tak, že nabité sluneční částice jsou směrovány kolem magnetosféry, než nakonec dorazí k pólům planety. Tam nabité částice interagují s molekulami v atmosféře a vytvářejí jejich záři.
Na Marsu sluneční vítr interaguje se zbytkovým magnetickým polem zemské kůry a vytváří Marťanská polární záře , protože Mars nemá žádné globální magnetické pole. A Venuše produkuje a typ polární záře se také liší od jiných planet.
Tato kometární polární záře je ale opět jiná. Tato polární záře nevyžaduje zvlášť energické sluneční výrony. Místo toho interakce slunečního větru a kometárního plazmatu vytváří lokalizované zrychlení částic slunečního větru, které vede k polární záři.
Jak píší autoři ve svém článku, „... kometární polární záře se vyskytuje i bez výronů slunečních energetických částic.“
Mise Rosetta ESA byla průlomová. Byla to první kosmická loď, která obíhala kometu, a první, která cestovala po boku komety, když se vydala do vnitřní sluneční soustavy. Byla to také první mise k umístění přistávacího modulu na kometě Philae Lander mise byla zkrácena.
Nyní může do tohoto seznamu přidat objev první kometární polární záře.
Více:
- Tisková zpráva: NÁSTROJE SwRI NA PALUBĚ ROSETTA POMÁHAJÍ ZJIŠŤOVAT NEOČEKÁVANÉ ULTRAVIOLETOVÉ AURORY NA KOMETĚ
- Nový výzkum: Daleko-ultrafialová polární záře identifikovaná na kometě 67P/Churyumov-Gerasimenko
- Vesmír dnes: Mars má také polární záře, jen je nevidíme