Aktualności

Centrum Badań Kosmicznych PAN weźmie udział w trzeciej edycji programu stażowego „Rozwój kadr sektora kosmicznego”, organizowanego przez Agencję Rozwoju Przemysłu S.A. we współpracy ze Związkiem Pracodawców Sektora Kosmicznego.

Więcej …
Nowa, dokładniejsza ocena przebiegu tempa jonizacji helu, neonu, wodoru i tlenu w heliosferze Drukuj Email
czwartek, 13 lutego 2014 10:57

Zespół badaczy z Pracowni Fizyki Układu Słonecznego i Astrofizyki z Centrum Badań Kosmicznych PAN w szerokiej współpracy międzynarodowej od lat prowadzi kompleksowe badania heliosfery. Ostatnio opublikowane zostały wyniki kolejnego ich etapu.

Reakcja fotojonizacji atomów neutralnych przez promieniowanie ultrafioletowe Słońca jest ważna zarówno dla zrozumienia procesów fotochemicznych w wyższych warstwach atmosfery ziemskiej, jak i w fizyce heliosfery. Dokładne uwzględnienie fotojonizacji niezbędne jest m.in. do zrozumienia, jak Słońce modyfikuje strumienie gazu, napływające do nas z ośrodka międzygwiazdowego. Uwzględniając te modyfikacje i mając pomiary strumieni gazu międzygwiazdowego przeprowadzone we wnętrzu Układu Słonecznego, potrafimy wywnioskować, co dzieje się w otaczającym Słońce obłoku międzygwiazdowym. Ponieważ strumień promieniowania ultrafioletowego Słońca mocno się zmienia w takt 11-letniegu cyklu aktywności słonecznej, potrzebna jest znajomość tempa fotojonizacji na przestrzeni kilku lat poprzedzających takie obserwacje, a jeśli chce się porównać wyniki różnych obserwacji rozłożonych w czasie, to na przestrzeni kilkudziesięciu lat. Niestety dostatecznie długiej serii takich pomiarów nie ma, toteż w przeszłości często posiłkowano się oszacowaniami lub traktowano jonizację jako dodatkowy nieznany parametr.

Bezpośrednie pomiary promieniowania słonecznego w zakresie odpowiedzialnym za fotojonizację, możliwe tylko spoza atmosfery ziemskiej, są technicznie złożone m.in. ze względu na dość szybkie i trudne do uchwycenia zmiany charakterystyk detektorów. Codzienny pomiar widma słonecznego w zakresie dalekiego ultrafioletu wykonywany jest dopiero od 2002 roku (satelita NASA TIMED); od połowy lat 90. (sonda kosmiczna ESA SOHO) pomiary były dokonywane w niepełnym zakresie widmowym. Na szczęście zmiany w widmie słonecznym w zakresie odpowiedzialnym za fotojonizację skorelowane są z promieniowaniem radiowym Słońca w zakresie decymetrowym, które jest dokładnie mierzone przez radioteleskopy na Ziemi od 1948 roku.

Problem rozpoznania historii zmian tempa fotojonizacji na przestrzeni kilku ostatnich cykli słonecznych rozwiązał zespół badaczy z CBK PAN (mgr Justyna M. Sokół, dr hab. Maciej Bzowski), University of New Hampshire w Durham NH i University of Southern California w Los Angeles CA. Opracowano formuły pozwalające wyliczyć tempo fotojonizacji helu, wodoru, neonu i tlenu od 1948 roku do chwili obecnej. Uzyskana dokładność sięga kilkunastu procent, a dodatkową zaletą opracowanych formuł jest ich prostota – obliczeń można dokonać przy użyciu zwykłego kalkulatora. Zostały one niedawno opublikowane w artykułach w Astronomy & Astrophysics [1] i Astrophysical Journal Supplement Series [2].

Znając historię jonizacji w heliosferze, zespół badawczy kierowany przez P.C. Frisch z University of Chicago, z udziałem M. Bzowskiego i J.M. Sokół z CBK PAN, przeanalizował obserwacje helu międzygwiazdowego z ostatnich 40 lat i doszedł do zaskakującego wniosku, że kierunek napływu gazu międzygwiazdowego na heliosferę powoli zmienia się, z czego wynika, że przestrzenna skala niejednorodności w obłoku materii międzygwiazdowej jest istotnie mniejsza, niż dotychczas sądzono – zaledwie 0.001 parseka (200 razy większa od odległości Ziemi od Słońca) – i  podobna do rozmiaru heliosfery. Wniosek ten opublikowany został w Science [3].

Ponadto grupa z CBK PAN ponownie przeanalizowała obserwacje międzygwiazdowego neonu i tlenu, wstępnie zinterpretowane przez zespół pod kierunkiem P. Bochslera w 2012 roku w artykule w Astrophysical Journal Supplement Series [4].  Z tej wstępnej analizy wysnuto wówczas wniosek o niezrozumiałym deficycie tlenu w Obłoku Lokalnym. Obecna analiza (M. Bzowski, J.M. Sokół, M.A. Kubiak), oparta na znacznie lepiej rozpoznanych tempach jonizacji neonu i tlenu w heliosferze, wykazała, że deficytu takiego nie ma. Oznacza to, że Słońce nie znajduje się w żadnym „egzotycznym” środowisku w Galaktyce. Wyniki te opublikowano w Astronomy & Astrophysics [1].

M. Bzowski, J.M. Sokół

 

[1] Bzowski, M., Sokół, J.M., Kubiak, M.A., Kucharek, H. – 2013, Modulation of neutral interstellar He, Ne, O in the heliosphere. Survival probabilities and abundances at IBEX, Astr.Ap. 557, A50, 10.1051/0004-6361/201321700 (astro-ph/1306.4463 v2)

[2] Bochsler, P., Kucharek, H., Möbius, E., Bzowski, M., Sokół, J., Didkovsky, L., Wieman, S. – 2014, Solar photoionization rates for interstellar neutrals in the inner heliosphere: H, He, O, and Ne, Ap.J.S. 210:12

[3] Frisch, P.C., Bzowski, M., Livadiotis, G., McComas, D.J., Möbius, E., Müller, H.R., Pryor, W.R., Schwadron, N.A., Sokół, J.M., Vallerga, J.V., Ajello, J.M. – 2013, Decades-long changes of the interstellar wind through our solar system, Science 341 No 6150, pp 1080-1082, 10.1126/science.1239925

[4] Bochsler, P., Petersen, L., Möbius, E., Schwadron, N.A., Wurz, P., Scheer, J.A., Fuselier, S.A., McComas, D.J., Bzowski, M., Frisch, P.C. – 2012, Estimation of the neon/oxygen abundance ratio at the heliospheric termination shock and in the local interstellar medium from IBEX observations, Ap.J.S. 198:13, 10.1088/0067-0049/198/2/13

Poprawiony: czwartek, 13 lutego 2014 11:04
 
Start Z naszych badań Z naszych badań Nowa, dokładniejsza ocena przebiegu tempa jonizacji helu, neonu, wodoru i tlenu w heliosferze
Naszą witrynę przegląda teraz 29 gości 
Joomla! jest wolnym oprogramowaniem dostepnym na licencji GNU GPL