Data från Southwest Research Institute-ledda instrument ombord på ESA:s rymdfarkost Rosetta hjälpte till att avslöja unika ultravioletta norrskensutsläpp runt oregelbundet formade Comet 67P. Även om dessa norrsken ligger utanför det synliga spektrat, andra norrsken har setts på olika planeter och månar i vårt solsystem och till och med runt en avlägsen stjärna. Kredit:ESA/Rosetta/NAVCAM
Data från Southwest Research Institute-ledda instrument ombord på ESA:s rymdfarkost Rosetta har för första gången hjälpt till att avslöja norrskensutsläpp i den avlägsna ultravioletta strålen runt en komet.
På jorden, norrsken bildas när laddade partiklar från solen följer vår planets magnetfältslinjer till nord- och sydpolen. Där, solpartiklar träffar atomer och molekyler i jordens atmosfär, skapar skimrande gardiner av färgstarkt ljus på himlar på hög latitud. Liknande fenomen har setts på olika planeter och månar i vårt solsystem och även runt en avlägsen stjärna. SwRI:s instrument, Alice far-ultraviolet (FUV) spektrograf och jon- och elektronsensorn (IES), hjälpte till att upptäcka dessa nya fenomen vid kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G).
"Laddade partiklar från solen som strömmar mot kometen i solvinden interagerar med gasen som omger kometens is, dammig kärna och skapa norrsken, " sa SwRIs vicepresident Dr. Jim Burch som leder IES. "IES-instrumentet upptäckte elektronerna som orsakade norrskenet."
Gashöljet runt 67P/C-G, kallas "koma, " blir upphetsad av solpartiklarna och lyser i ultraviolett ljus, en interaktion som detekteras av Alice FUV-instrumentet.
"Initialt, vi trodde att de ultravioletta utsläppen vid kometen 67P var fenomen som kallas "dagglöd, ' en process som orsakas av solfotoner som interagerar med kometgas, " sa SwRI:s Dr. Joel Parker som leder Alice-spektrografen. "Vi blev förvånade över att upptäcka att UV-emissionerna är norrsken, drivs inte av fotoner, utan av elektroner i solvinden som bryter isär vatten och andra molekyler i koma och har accelererats i kometens närliggande miljö. De resulterande exciterade atomerna gör detta distinkta ljus."
Dr Marina Galand från Imperial College London ledde ett team som använde en fysikbaserad modell för att integrera mätningar gjorda av olika instrument ombord på Rosetta.
"Genom att göra det här, vi behövde inte förlita oss på bara en enda datauppsättning från ett instrument, sade Galand, vem är huvudförfattare till en Natur astronomi papper som beskriver denna upptäckt. "Istället, vi kunde rita ihop en stor, multi-instrument dataset för att få en bättre bild av vad som pågick. Detta gjorde det möjligt för oss att entydigt identifiera hur 67P/C-G:s ultravioletta atomutsläpp bildas, och för att avslöja deras norrskens natur."
Den här bilden visar nyckelstadierna i mekanismen genom vilken denna norrsken produceras:när elektroner strömmar ut i rymden från solen och närmar sig kometen, de accelereras och bryter ner molekyler i kometens miljö. Vissa av väte- och syreatomerna produceras i exciterat tillstånd och deexciterar genom att producera ultravioletta utsläpp, det observerade norrskenet. Utsläppens norrskens natur har avslöjats från analysen av observationer från en uppsättning in situ och fjärravkänningsinstrument ombord på Rosetta (RPC, ROSINA, VIRTIS, MIRO och Alice). Kredit:ESA (rymdfarkost:ESA/ATG medialab)
"Jag har studerat jordens norrsken i fem decennier, " sa Burch. "Hittar norrsken runt 67P, som saknar magnetfält, är överraskande och fascinerande."
Gas och stoft stiger upp från Churys yta när kometen närmar sig den punkt i sin omloppsbana som är närmast solen. Kredit:ESA/Rosetta/NAVCAM
Efter mötet med 67P/C-G 2014 till 2016, Rosetta har tillhandahållit en mängd data som avslöjar hur solen och solvinden interagerar med kometer. Förutom att upptäcka dessa kometauror, rymdfarkosten var den första som kretsade kring en kometkärna, den första att flyga tillsammans med en komet när den färdades in i det inre solsystemet och den första att skicka en landare till en komets yta.
