spectral analysis of the chandra comet survey november 2009 zakaria meziane modern onderzoek...
TRANSCRIPT
Spectral Analysis of the Chandra Comet Survey
November 2009 Zakaria Meziane Modern Onderzoek Universiteit Leiden
Doelen
• Verklaring voor de röntgenstraling afkomstig van cometen.
• Overtuigen dat röntgenstraling :– Kan dienen als een vorm van identificatie
voor kometen. – De eigenschappen van de zonnewind in
kaart brengen.
Inhoud
1. Kometen en zonnewinden
2. Charge exchange emission(CXE)
3. Onderzoek– Simulatiemodel
4. Modelresultaten
5. Model versus Metingen
6. Conclusie
Komeet
• Onderdelen:
– Kern: ~ 10 km
– Coma: ~100,000 km
– Staart: ~1,000,000 km
• Elliptische baan
• Chemische compositie:
– Stof ,ijs en gesteente
– Gassen: NH3, CO2, CO
en CH4
Zonnewind
• Stroom van geladen deeltjes die de zon verlaten
• Bestaat voor 99.9% uit protonen,elektronen en alfa-deeltjes
• 0.01% → Hooggeladen ionen(C,N,O,Ne…)
• Snelheid ≈ 300-700 km/s
• Chemische samenstelling is constant
tot een botsing.
5
Hoe ontstaat die rontgenstraling?
• Zonnewind en komeet botsten op elkaar.• Bow Shock ontstaat.• Deeltjes botsen en er komt
straling vrij.• Snelheid en temperatuur
zonnewind verlaagt dieper
in de coma.
6
Charge exchange emission
• Hooggeladen ionen(0.01%) uit de zonnewind botsen op het neutrale komeetgas.
• Ionen komen in aangeslagen toestand door vangen van een elektron.
• Ionen vervallen weer in de grondtoestand en zenden straling uit.
• Ionen kunnen meerdere elektronen vangen (Multi-electron capture).
CXE H2O en O6+
Lyman-ᾱ transitie
• Eerste aangeslagen toestand naar de grondtoestand veroorzaakt de sterkste straling.
• N = 2 1
• Stralingsenergie die vrijkomt is uniek voor elk ion.
• Straling geeft weer welke deeltjes aanwezig zijn in de zonnewind.
Wat vertelt cxe ons?
1. De fysische eigenschappen van de zonnewind kunnen worden afgeleid.
2. De vorm van de straling (maanvormig) vertelt ons over de verdeling van de gassen rond de komeet.
3. Tijdelijke gedragingen brengen de activiteit van de komeet en zonnewind in kaart.
Identificatiemethode!
Elk komeet heeft een uniek spectrum
11
Onderzoek
• Model ontwikkeld die botsingen tussen komeet en zonnewind simuleert.
• Modelresultaten worden vergeleken met metingen van de Chandra X-Ray Observatory.
Simulatiemodel
• Botsing zonnewind-komeet simulatie:– Afstand komeet-Zon ≈ 1 AU
– Outgassing-rate = 1028 moleculen/s
– Verschillende snelheden van de zonnewind.
– Verschillende afstanden van kern.
• Aannames:– Geen multi-electron capture.
– Komeet bestaat uit neutrale gassen.
– Snelheid van zonnewind constant in coma.
CXE-intensiteit bij verschillende zonnewindsnelheden
• Hardness ratio geeft
indicatie voor
stralingsintensiteit.
• Stralingsintensiteit hoog
bij snelheid < 300km/s
• Constant bij snelheden
300 – 700 km/s
Verdeling van ionen bij botsing
Model resulaten
Botsingen met komeetgaseen
Spectrum bij verschillende zonnewindsnelheden
• Verschillende spectra
bij verschillende
snelheden
• Afstand tot kern = 105 km
Spectrum bij verschillende afstanden
Model versus Chandra meting
Model en meting resultaten
Conclusie
• Röntgenstraling van kometen ontstaat door botsingen met zonnewinden (CXE).
• Spectrum is uniek voor verschillende kometen en zonnewinden.
• Spectrum reflecteert snelheid van zonnewind:– Langzame (300 km/s)– Snelle (700 km/s)
