Komeettoja ympäröi plasma, joka sisältää suuren määrän ioneja, joilla on pieni energia. Näiden matalaenergisten ionien ominaisuudet on ymmärrettävä ymmärtääkseen komeetan ympärillä tapahtuvia fyysisiä prosesseja.
Koska matalaenergisiä ioneja on vaikea mitata, Sofia Bergman väitöskirjassaan kehitetty uusi menetelmä näiden ionien mittausten analysointiin komeetta 67P/Churyumov-Gerasimenko, lyhytjaksoinen komeetta, jonka kiertorata-aika on 6,6 vuotta. Tämä on ensimmäinen komeetta, johon liittyy avaruusalus (elokuussa 2014 Rosetta) ja ensimmäinen komeetta laskeutumaan laskeutumaan (12. marraskuuta 2014, Philadelphia). Matalaenergisten ionien havainnointi on haastava tehtävä, koska niiden ominaisuuksiin vaikuttaa voimakkaasti niitä tarkkaileva avaruusalus. Sofia kehitti uusia menetelmiä tämän tehtävän ratkaisemiseksi. Hänen työnsä ansiosta tutkijat voivat tutkia matalaenergisiä ioneja komeettojen ympärillä ja monissa muissa paikoissa aurinkokunnassa.
"Avaruusalus on vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa, mikä johtaa varauksen kertymiseen sen pinnalle. Tämä on ongelmallista matalaenergisten ionien mittauksissa, koska avaruusalus vaikuttaa ioneihin ennen niiden havaitsemista ja muuttaa sekä niiden energiaa että kulkusuuntaa. Haluamme tietää ionien alkuperäiset ominaisuudet ennen kuin avaruusalus joutui vaikuttamaan niihin, mikä on nyt mahdollista opinnäytetyössäni kehittämälläni menetelmällä", Sofia Bergman selittää.
Opinnäytetyössä analysoitiin Rosettan IRF ICA (Ion Composition Analyzer) ionimassaspektrometrin tiedot. ICA pystyy mittaamaan erittäin matalaenergisten ionien energiaa ja liikesuuntaa, mutta avaruusaluksen potentiaalin vaikutuksesta mittauksiin alhaisen energian ICA-dataa on aiemmin ollut vaikea tulkita.
"Ensimmäistä kertaa pystyimme määrittämään ICA:n komeetalla 67P/Churyumov-Gerasimenko havaitsemien matalaenergisten ionivirtausten suunnat", Sofia Bergman sanoo. "Tulokset olivat odottamattomia. Näemme suuren määrän ioneja virtaavan sisäänpäin kohti komeetan ydintä, eikä ulospäin, kuten odotimme."
Komeettoja on mielenkiintoista tutkia, kun haluamme ymmärtää, kuinka aurinkotuuli on vuorovaikutuksessa aurinkokunnan eri kappaleiden kanssa. Komeettojen elliptiset kiertoradat aiheuttavat rajuja muutoksia ympäristössä. Kun etäisyys komeetan ja Auringon välillä muuttuu, voimme tarkkailla, kuinka komeetan ympärille muodostuu magnetosfääri. Matalaenergiset ionit ovat tärkeitä tälle vuorovaikutukselle eivätkä vain komeetoissa: ”Opiintyössäni kehittämääni menetelmää voidaan käyttää myös aurinkokunnan muiden kappaleiden ympärillä olevien matalaenergisten ionien tutkimiseen. Tällaisten ionien analysointi oli aiemmin hyvin rajallista mittausten tulkinnan vaikeuden vuoksi", Sofia Bergman sanoo.
Lue myös: