Les comètes sont entourées d'un plasma contenant un grand nombre d'ions de faibles énergies. Il est nécessaire de comprendre les propriétés de ces ions de basse énergie afin de comprendre les processus physiques autour de la comète.
Parce que les ions de basse énergie sont difficiles à mesurer, Sofia Bergman dans sa thèse développé une nouvelle méthode d'analyse des mesures de ces ions autour de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, une comète à courte période avec une période orbitale de 6,6 ans.C'est la première comète accompagnée d'un vaisseau spatial (depuis août 2014, Rosetta) et la première à être atterri par un atterrisseur (12 novembre 2014, Philadelphie). L'observation d'ions de faible énergie est une tâche difficile car leurs propriétés sont fortement influencées par le vaisseau spatial qui les observe. Sofia a développé de nouvelles méthodes pour résoudre cette tâche. Grâce à ses travaux, les scientifiques pourront étudier les ions de basse énergie autour des comètes et dans de nombreux autres endroits du système solaire.
"Le vaisseau spatial interagit avec l'environnement, ce qui conduit à l'accumulation de charges à sa surface. Ceci est problématique pour les mesures d'ions à faible énergie car le vaisseau spatial affecte les ions avant qu'ils ne soient détectés, modifiant à la fois leur énergie et leur direction de mouvement. Nous voulons connaître les propriétés initiales des ions avant qu'ils ne soient impactés par l'engin spatial, ce qui est désormais possible avec la méthode que j'ai développée dans ma thèse », explique Sofia Bergman.
La thèse a analysé les données du spectromètre de masse ionique IRF ICA (Ion Composition Analyzer) à bord de Rosetta. L'ICA peut mesurer l'énergie et la direction du mouvement des ions à très basse énergie, mais en raison de l'influence du potentiel de l'engin spatial sur les mesures, les données ICA à basse énergie étaient auparavant difficiles à interpréter.
"Pour la première fois, nous avons pu déterminer les directions des flux d'ions à basse énergie observés par ICA sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko", explique Sofia Bergman. "Les résultats étaient inattendus. Nous voyons un grand nombre d'ions s'écouler vers l'intérieur vers le noyau de la comète, plutôt que vers l'extérieur comme nous l'avions prévu."
Les comètes sont intéressantes à étudier lorsque l'on veut comprendre comment le vent solaire interagit avec les différents corps du système solaire. Les orbites elliptiques des comètes provoquent des changements drastiques dans l'environnement. Au fur et à mesure que la distance entre la comète et le Soleil change, nous pouvons observer comment une magnétosphère se forme autour de la comète. Les ions de basse énergie sont importants pour cette interaction et pas seulement dans les comètes : « La méthode que j'ai développée dans ma thèse peut également être utilisée pour étudier les ions de basse énergie autour d'autres corps du système solaire. L'analyse de tels ions était auparavant très limitée en raison de la difficulté d'interprétation des mesures », explique Sofia Bergman.
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