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太阳轨道飞行器第二次穿过一颗彗星的“尾巴”

2022-01-28 16:37:04 cnBeta.COM
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这次“相遇”捕捉到了关于彗星尾部存在的粒子和磁场的信息。这将使天文学家能够研究彗星与太阳风的互动方式,太阳风是一种由太阳发出的粒子和磁场组成的可变风,并掠过太阳系。

伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室的研究生Samuel Grant预测了这次飞越。他改编了一个现有的计算机程序,将航天器的轨道与彗星的轨道进行比较,以包括太阳风的影响及其塑造彗星尾巴的能力。

“我用Leonard彗星和太阳轨道飞行器运行它,对太阳风的速度做了一些猜测。”他说:“这时我看到,即使是在相当大的太阳风速度范围内,似乎也会有一个交叉点。”

在飞越时,太阳轨道飞行器离地球相对较近,于2021年11月27日经过,进行了一次重力辅助机动,标志着任务的科学阶段的开始,并将航天器置于2022年3月接近太阳的过程中。这颗彗星的核心在4450万公里之外,接近金星,但其巨大的尾巴在太空中延伸到地球的轨道和其他地方。

到目前为止,太阳轨道飞行器对彗星尾巴的最佳探测来自于太阳风分析器(SWA)仪器套件。它的重离子传感器(HIS)清楚地测量了可归于彗星而不是太阳风的原子、离子,甚至是分子。

离子是被剥夺了一个或多个电子的原子或分子,现在带有一个净正电荷。SWA-HIS检测到氧、碳、分子氮的离子,以及一氧化碳、二氧化碳和可能的水的分子。来自德克萨斯州西南研究所的SWA-HIS首席调查员Stefano Livi说:“由于它们的电荷很小,这些离子显然都是来自彗星。”

当一颗彗星在太空中移动时,它往往会将太阳的磁场垂在它周围。这个磁场被太阳风带着,垂下的磁场产生了不连续性,磁场的极性从北到南急剧变化,反之亦然。

磁强计仪器(MAG)的数据确实表明存在这种悬垂的磁场结构,但是还有更多的分析工作要做才能绝对确定。“我们正在调查我们的数据中看到的一些较小规模的磁扰动,并将它们与太阳轨道飞行器的粒子传感器的测量结果结合起来,以了解它们可能的彗星起源,”来自伦敦帝国学院的MAG的共同研究者Lorenzo Matteini说。

除了粒子数据外,太阳轨道飞行器还获得了图像。

Metis是太阳轨道飞行器的多波长日冕仪。它可以进行紫外线观测,看到氢气发出的莱曼α射线,它还可以测量可见光的偏振。在12月15日和16日期间,它同时用可见光和紫外光拍摄了彗星的远端头部。这些图像现在正由仪器小组进行分析。意大利帕多瓦的CNR-Istituto di Fotonica e Nanotecnologie的Metis共同研究员Alain Corso说:“可见光图像可以暗示彗星喷出尘埃的速度,而紫外线图像可以给出水的生产速度。”

太阳轨道飞行器日光层成像仪(SoloHI)也采集了数据。这些图像显示了在航天器本身处于彗星尾部时拍摄的彗星离子尾部的大部分。随着图像序列的推进,可以看到尾部的变化是对太阳风速度和方向变化的反应。

而且,不仅仅是太阳轨道器在观察这个交叉点。ESA/NASA的SOHO任务和美国宇航局的STEREO-A和帕克太阳探测器航天器也在远处进行观察。这意味着天文学家现在不仅有来自尾巴内部的数据,他们还有来自这些其他航天器的背景图像。

彗尾穿越是比较罕见的事件。在那些已经被探测到的事件中,大多数都是在事件发生后才被注意到。ESA/NASA的“Ulysses”任务遇到了三颗彗星的离子尾巴,包括1996年5月的C/1996 B2 Hyakutake和2007年初的C/2006 P1 McNaught。太阳轨道器本身在发射后不久,于2020年5月和6月穿越了碎裂的彗星C/2019 Y4 ATLAS的尾部。

虽然早期的穿越是一个惊喜,但由于伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室的Geraint Jones开发的计算机代码,以及Samuel的扩展,太阳轨道器的两次相遇都被提前预测到了。

“最大的优势是,基本上不需要航天器方面的努力,你就可以在一个巨大的距离上对彗星进行采样。”Samuel说:“那是相当令人兴奋的。”他现在正在研究来自其他航天器的档案数据,寻找迄今未被注意到的彗星尾部交叉点。

这项工作也有助于为ESA的彗星拦截器任务积累经验, Geraint是该任务的科学团队负责人。该任务将访问一颗尚未被发现的彗星,用三个航天器飞越目标,以创建一个"动态的新"天体的三维轮廓,其中包含太阳系黎明时期幸存的未加工的物质。

与此同时,太阳轨道飞行器上的仪器团队正忙于分析 Leonard彗星的数据,不仅是为了了解彗星的情况,也是为了了解太阳风的情况。

欧空局太阳轨道飞行器项目科学家Daniel Müller说:“这种额外的科学总是太空任务中令人兴奋的一部分。当预测到彗星ATLAS穿越时,我们仍然在校准航天器及其仪器。而且,彗星在我们到达之前就已经碎裂了。但是对于Leonard彗星,我们已经完全准备好了--而且彗星并没有解体。”

3月,太阳轨道器在0.32au(约为地球-太阳距离的三分之一,或约为5000万公里)的距离上与太阳最接近。这是在未来十年内将发生的近20次接近太阳的飞行之一。这些将产生前所未有的图像和数据,不仅是近距离的,而且是来自太阳从未见过的极地地区的。

Daniel说:“太阳轨道飞行器有很多值得期待的东西,我们只是刚刚开始。”

责任编辑:bH_03116

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