Kometen sind von Plasma umgeben, das eine große Anzahl von Ionen mit niedriger Energie enthält. Es ist notwendig, die Eigenschaften dieser niederenergetischen Ionen zu verstehen, um die physikalischen Prozesse rund um den Kometen zu verstehen.
Weil niederenergetische Ionen schwer zu messen sind, erklärt Sofia Bergman in ihrer Diplomarbeit entwickelten eine neue Methode zur Analyse von Messungen dieser Ionen um den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, ein kurzperiodischer Komet mit einer Umlaufzeit von 6,6 Jahren, der erste Komet, der von einer Raumsonde begleitet wird (seit August 2014, Rosetta) und der erste Komet von einem Lander gelandet werden (12. November 2014, Philly). Die Beobachtung niederenergetischer Ionen ist eine herausfordernde Aufgabe, da ihre Eigenschaften stark von den sie beobachtenden Raumfahrzeugen beeinflusst werden. Sofia hat neue Methoden entwickelt, um diese Aufgabe zu lösen. Dank ihrer Arbeit werden Wissenschaftler in der Lage sein, niederenergetische Ionen um Kometen und an vielen anderen Orten im Sonnensystem zu untersuchen.
„Das Raumfahrzeug interagiert mit der Umgebung, was zu einer Ansammlung von Ladung auf seiner Oberfläche führt. Dies ist problematisch für Messungen von niederenergetischen Ionen, da das Raumfahrzeug die Ionen beeinflusst, bevor sie erfasst werden, und sowohl ihre Energie als auch ihre Bewegungsrichtung ändert. Wir wollen die anfänglichen Eigenschaften der Ionen kennen, bevor sie von der Raumsonde getroffen wurden, was jetzt mit der Methode möglich ist, die ich in meiner Doktorarbeit entwickelt habe“, erklärt Sofia Bergman.
Die Diplomarbeit analysierte Daten des Ionenmassenspektrometers IRF ICA (Ion Composition Analyzer) an Bord von Rosetta. ICA kann die Energie und Bewegungsrichtung sehr niederenergetischer Ionen messen, aber aufgrund des Einflusses des Potentials des Raumfahrzeugs auf die Messungen waren niederenergetische ICA-Daten bisher schwer zu interpretieren.
„Zum ersten Mal konnten wir die Richtungen von niederenergetischen Ionenflüssen bestimmen, die von ICA auf dem Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko beobachtet wurden“, sagt Sofia Bergman. „Die Ergebnisse waren unerwartet. Wir sehen eine große Anzahl von Ionen, die nach innen in Richtung des Kometenkerns fließen, anstatt nach außen, wie wir erwartet hatten."
Kometen sind interessant zu untersuchen, wenn wir verstehen wollen, wie der Sonnenwind mit verschiedenen Körpern im Sonnensystem interagiert. Die elliptischen Bahnen von Kometen verursachen drastische Veränderungen in der Umwelt. Wenn sich der Abstand des Kometen zur Sonne ändert, können wir beobachten, wie sich um den Kometen herum eine Magnetosphäre bildet. Nicht nur bei Kometen sind niederenergetische Ionen für diese Wechselwirkung wichtig: „Die Methode, die ich in meiner Doktorarbeit entwickelt habe, kann auch verwendet werden, um niederenergetische Ionen um andere Körper im Sonnensystem herum zu untersuchen. Die Analyse solcher Ionen war bisher aufgrund der schwierigen Interpretation der Messungen sehr eingeschränkt“, sagt Sofia Bergman.
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