Afbeelding tegoed: NASA / JPL
NASA's aan Saturnus gebonden ruimtevaartuig, Cassini, heeft de eerste waarneming gedaan van interstellaire pick-up-ionen buiten de baan van Jupiter. Deze ionen zijn in de buurt van de aarde gezien, maar nooit voorbij de baan van Jupiter. Door deze deeltjes te meten, krijgen astronomen een beter begrip van het gas en stof met lage dichtheid dat tussen de sterren bestaat.
Meer dan een jaar voordat het Cassini-ruimtevaartuig in Saturnus arriveert, heeft de Cassini-plasmaspectrometer (CAPS) de eerste in situ waarnemingen gedaan van interstellaire pick-up-ionen buiten de baan van Jupiter. Dit is de eerste grote ontdekking die gebruik maakt van door CAPS verzamelde gegevens, bestemd om in juli 2004 Saturnus te bereiken.
Pickup-ionen zijn neutrale deeltjes in het zonnestelsel die geïoniseerd worden in de buurt van de zon en zich voegen bij de zonnewind, de supersonische stroom van geladen deeltjes die uit de zon stroomt. Door deze pickup-ionen te observeren, kunnen onderzoekers het interstellaire medium, het gas en stof met lage dichtheid dat de ruimte tussen sterren vult, beter begrijpen.
Astronomen hebben al in 1985 interstellaire pick-up-ionen waargenomen vanaf een afstand van 1 astronomische eenheid (AU, de afstand van de aarde tot de zon), maar nooit eerder hebben ze pick-up-ionen voorbij 5 AU gezien - de baan van Jupiter. Het CAPS-team heeft software geüpload waarmee het instrument detecties kon verzamelen en verzenden van de relatief zeldzame pick-up-ionen die het tegenkomt tijdens zijn reis naar Saturnus.
Tijdens de observatieperiode van oktober 2001 tot februari 2003 op afstanden van 6,4 tot 8,2 AU, verzamelde het instrument 2.627 monsters. Analyses lieten zien dat er een sterke uitputting van waterstofopname-ionen is in vergelijking met heliumopname-ionen in het gebied achter de zon. Het team stelde vast dat deze nieuw waargenomen uitputting, of 'interstellaire waterstofschaduw', wordt veroorzaakt door stralingsdruk en ionisatie van de neutralen. De meeste waterstofatomen kunnen niet doordringen in het stroomafwaartse schaduwgebied omdat ze dichtbij de zon moeten passeren, waar ze een hoge kans hebben om geïoniseerd te worden en door de zonnewind te worden weggevaagd.
"Dit zijn erg harde deeltjes om te meten omdat er zo weinig zijn", zegt Dr. David J. McComas, senior executive director van de SwRI Space Science and Engineering Division. "Eerdere modellen bevatten zoiets als deze interstellaire waterstofschaduw, maar dit zijn de eerste directe metingen ervan."
Instituutwetenschapper Dr. David T. Young is hoofdonderzoeker van het CAPS-instrument, het grootste en meest complexe plasma-instrument dat tot nu toe is gevlogen en dat plasma (elektronen en ionen) in het zonnestelsel zal detecteren en analyseren. De algemene missie van het Cassini-ruimtevaartuig is om het Saturnus-systeem af te beelden op infrarood-, ultraviolette en zichtbare golflengten en om direct de stof, neutrale en geladen deeltjesomgeving te bemonsteren. Cassini draagt ook de Huygens-sonde, gebouwd door de European Space Agency, om Saturnus 'maan, Titan, te bestuderen.
"Dit is zeker de eerste van vele nieuwe ontdekkingen die door het Cassini-ruimtevaartuig en met name de Cassini-plasmaspectrometer worden gedaan", zegt McComas. "Het was een geweldige traktatie om zo'n belangrijke bijdrage te hebben kunnen leveren aan het heliosferische fenomeen op weg naar Saturnus."
SwRI leidt ook een haalbaarheidsstudie voor het voorgestelde Interstellar Boundary Explorer (IBEX) -programma, een van de vijf kandidaten die strijden om twee NASA-missieslots te vullen. Indien geselecteerd, zou het programma een paar energetisch neutrale atoomcamera's lanceren om de interactie tussen het zonnestelsel en het interstellaire medium direct in beeld te brengen - het gebied waar de interstellaire neutralen doorheen moeten stromen om de heliosfeer binnen te gaan.
De paper "The Interstellar Hydrogen Shadow: Observations of Interstellar Pickup Ions Beyond Jupiter" wordt op 9 december gepresenteerd op de bijeenkomst van de American Geophysical Union (AGU) in San Francisco en staat in de pers in het Journal of Geophysical Research.
Oorspronkelijke bron: SWRI-persbericht
