2020.09.27.

Ultraibolya sarki fényt észleltek egy üstökösön

 

A most részleteiben feltárt jelenséget elsőként értelmezve még nappali légkörfény (dayglow) jellegűnek tűnt, vagyis a napból érkező fotonokat vélték a fénykibocsátás elindítójának, azonban egy, a Rosetta több műszerének összesített adatait elemző vizsgálatból kiderült, a fénylést a napszélben érkező elektronok okozzák, vagyis sarki fény jellegű. Azonban, más égitestek esetén megszoktuk, hogy a sarki fényhez az adott égitest mágneses mezejére is szükség van, a 67P pedig, üstökösként, nem rendelkezik mágneses mezővel. Az adatelemzésekből a kutatócsoport arra jutott, hogy ennek ellenére is sarki fényekre jellemző tulajdonságú a fénylés: a napszél és a helyi környezet közti interakció eredménye. A 67P sarki fénye távoli ultraibolya tartományban (FUV), 122-200 nanométeres hullámhosszon észlelhető.

Nem egyedülálló az ultraibolya sarki fény, ilyen van pl. a Marson, vagy a Jupiteren is, azonban minden egyes helyszínen kissé eltér a keletkezés mikéntje. A 67P esetében a Rosetta adatainak összehangolt elemzése és modellszámítások alapján sikerült feltárni a folyamatot. Korábban extrém-UV és röntgen tartományú sarki fény jellegű fénylést észleltek két üstökösön, ezeket a napszéllel érkező nagyenergiás ionok hozták létre.
A szonda számtalan műszerével helyben elvégzett mérésekkel igyekezett minél többet feltárni az üstökös és a napszél közti interakciókból. Ennek köszönhetően született meg az elképzelés az üstökös sarki fényének kialakulásáról is, amelyben a disszociatív gerjesztés a főszereplő.

Az üstökös magjából eredő vízmolekulák jelentik az alapot, a napszélből beérkező nagyenergiás (10-200 eV) elektronokkal találkozva a vízmolekulák felbomlanak (légkörfénylés esetén a bomláshoz nagyenergiás fotonok szükségesek, itt az egyik alapvető különbség tehát a két jelenség közt).

Az elektronok okozta bomlás során kétféle út lehetséges: vagy egy gerjesztett oxigén és két normál állapotú hidrogén, vagy pedig egy OH és egy gerjesztett hidrogénatom jön létre. E gerjesztés után következik az ultraibolya fénykibocsátás. A napszéllel beérkező elektronokat az RPC nevű műszer észlelte; a vízmolekulákat a ROSINA, MIRO és VIRTIS nevű műszerek, az FUV fénylést pedig az Alice nevű műszer. Ezek összességét öt egyedi esetre vizsgálták meg, 2015-2016-ban, az üstökös pályájának eltérő pontjain, köztük olyan alkalmakat is, amelyek során hiányoztak a beérkező nagyenergiás elektronok, és ezen alkalmak során nem is sikerült a fénylést sem észlelni, így a felvázolt folyamatot mind pozitív, mind negatív észlelésekkel is megerősítette a kutatócsoport. A nagyenergiás elektronok napszél-eredetét is külön kellett vizsgálni, pontosabban kizárni azt, hogy az elektronok nem az üstökös közeléből erednek, hanem így érkeztek. Ehhez olyan méréseket kerestek, amelyek során az FUV fénylés mérésének tárgyául szolgáló kóma-régió különböző geometriában állt a szondával (ahol az elektronokat helyben mérték), s az e mérések közti összefüggésekkel sikerült rámutatni a nagyenergiás elektronok külső (napszél) eredetére.

Modellszámításban vizsgálták az észlelt vízmolekulák, ill. a beérkező elektronok mennyiségét, s az ezekből, az elmélet alapján várható FUV fénylés erősségét, majd ezt a modellezett értéket összevetették a műszeresen észlelt fényléssel: a modell és a mérési eredmények között erős hasonlóság állt fenn, mind a fénylés erőssége, mind annak változásai terén, a változások pedig a beérkező elektronok mennyiségével függtek össze. 2014 októberében még egy CME során a Napból kidobott plazma beérkezését is detektálták e módszer segítségével, ezt a CME-t számos űrszonda észlelte (eltérő időpontokban, nyilván) a Naprendszer különböző pontjain. A napszéllel beérkező elektronokat segíti az üstökös: az üstökös körüli plazmának köszönhetően létrejött potenciálgödörbe érkező elektronok felgyorsulnak. Mivel az üstökösnek nincs mágneses tere, ezért a sarki fénye sem helyhez kötött, hanem diffúz.

Az FUV tartományú üstökös-sarki fény persze nemcsak önmagáért szép felfedezés, hanem gyakorlati haszna is lehet: a segítségével megfigyelhetjük a napszél elektronjainak változékonyságát, ez pedig az űridőjáráson keresztül számos területen fontos információ.

A kutatás eredményét a Nature Astronomy közölte szeptember 21-én.

Landy-Gyebnár Mónika
(További fordítások a szerzőtől facebookon:  Égen – Földön – Föld alatt)
Nincs még értékelés

Értékelés

About the Author: