目睹彗星磁層的誕生

2015/01/29 | | 標籤:

與太陽風交互作用過程中67P Churyumov-Gerasimenko彗星周圍產生的磁層

瑞典太空物理研究所(Swedish Institute of Space Physics)天文學家Hans Nilsson等人呈現彗星周圍的磁層(magnetosphere)形成時究竟發生何事。搭載在羅賽達號太空船(Rosetta)上的RPC-ICA儀器恰好捕捉到67P Churyumov-Gerasimenko彗星靠近太陽並與太陽風交互作用的過程中,彗星周圍磁層形成的早期階段。

當彗星溫度漸漸升高,以水為主的易揮發物質會從表面蒸發,在彗星周圍形成一層大氣層。太陽的紫外輻射和太陽風粒子的碰撞,會使彗星大氣內的部份粒子被游離化,而這些新形成的離子受到太陽風所攜帶的電磁場影響,會被加速到極高速的狀態。當彗星足夠接近太陽,它的大氣層密度夠高,且離子數量也夠多時,大氣會變得具有導電性;一旦這種狀況發生,彗星大氣便開始可抵抗太陽風,彗星磁層於是誕生。

RPC-ICA儀器在2014年8月7日在距離67P彗星約100公里遠的地方偵測到低速水離子,當時是羅賽達號抵達67P彗星的一天之後。這個水離子訊號相當清晰,因此可以確認的確偵測到來自彗星大氣層的離子。RPC是羅賽達電漿組成儀器(Rosetta Plasma Consortium)的縮寫,用以測定彗核物理特性、瞭解彗核內部結構、監測彗星活動與研究彗髮與太陽風的交互作用等;ICA是組成RPC的5項儀器之一,為離子成份分析器Ion Composition Analyser的縮寫。

這是天文學家第一次看到在彗星大氣層開始抵抗太陽風之前發生了何事。Nilsson等人發現:彗星大氣層發展早期,對太陽風的影響程度比天文學家們先前認為的還要大;此外,他們還從觀測資料發現彗星大氣在彗核周圍分佈的結構非常不均勻。

這項研究結果凸顯了羅賽達號的優越性。以往的彗星任務,通常太空船飛掠彗星時的距離太遠,而且飛掠速度高達每秒數十公里,沒辦法仔細研究,更何況這些太空船抵達彗星時,彗星磁層通常都已經發展完畢。而羅賽達號距離彗星只有數十公里遠,速度又不快,更重要的是它抵達並開始環繞67P彗星時,彗星的許多特徵都還沒開始發展,因而得以目睹67P彗星磁層的完整形成過程。

資料來源:Watching the birth of a comet magnetosphere  [Science Daily,January 22, 2015]

本文轉載自網路天文館


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