Local Interstellar Hydrogen's Disappearance at 1 Au: Four Years of IBEX in the Rising Solar Cycle
美国宇航局的星际边界探测器(IBEX)任务最近通过对中性原子进行成像,打开了一扇关于星际介质(ISM)的新窗口。天空中一个“明亮”的特征是流入太阳系的星际风。ISM由恒星爆炸的残余物以及原始气体和等离子体组成,绝不是均匀的。当地ISM与太阳风的相互作用塑造了我们的日光层环境,氢是当地ISM的主要成分。在本文中,我们报告的直接采样的中性氢的本地ISM超过四年的IBEX观测。在过去四年中,随着太阳活动的增加,在1天文单位观测到的氢风已经减少,几乎消失; 2012年,1天文单位的信号下降了约8倍,接近背景水平。纵向偏移也随着时间的推移而增加,可能是由于更大的辐射压力使星际风偏转。我们目前的纵向和纬度到达方向测量的散装流量测量超过四年开始在近太阳能最低条件。我们观察到的H分布在1 AU预计是不同的,由于电离,光子压力,重力和过滤与日光层等离子体人口的相互作用,从太阳层顶外。这些观测结果为全球日光层相互作用的建模提供了重要的基准。基于这些观测结果,我们建议采取进一步的科学行动,用IBEX在整个太阳周期内观测中性氢。
2013-06-16 astro-ph.SR
The helium Warm Breeze in IBEX observations as a result of charge exchange collisions in the outer heliosheath
我们模拟的信号,由于中性He原子,观察到的星际边界探测器(IBEX),假设电荷交换碰撞中性He原子和He+离子之间的太阳风顶和遥远的源区域之间的本地星际云,在那里的中性和带电成分处于热平衡。我们模拟了几个测试情况下的等离子体流的外日鞘和研究的信号产生的等离子体流的存在和不存在的星际磁场。我们发现,在IBEX数据的一部分,确定为由于暖微风的信号不会出现时,假设在太阳层顶前面的均匀等离子体流,但它会立即出现时,任何合理的干扰,由于日光层的存在,它的流量被假定。我们得到了一个很好的定性协议之间的数据选择比较和模拟的模型流与未扰动气体的速度矢量和方向和强度的磁场通过最近的测定。我们的结论是,直接采样观测中性氦原子在1~AU从太阳是一个敏感的工具,调查外日鞘中的星际物质的流动,温暖的微风确实是星际氦的第二人口,因为它是假设较早,和WB信号是一致的,从轴对称扭曲的日球层的星际磁场。
2017-07-07 astro-ph.SR
Interstellar Neutral Helium in the Heliosphere from IBEX Observations. I. Uncertainties and Backgrounds in the Data and Parameter Determination Method
本文是三个同伴论文介绍了我们的深入分析的结果的星际中性氦(ISN He)的观测进行了使用IBEX-Lo在前六个星际边界探测器(IBEX)观测季节。我们推导出修正损失由于有限的吞吐量的接口缓冲区,并确定IBEX自旋轴指向。我们为数据开发了一个不确定性系统,同时考虑到数据点之间的相关性。该系统包括由于泊松统计,背景,自旋轴的确定,从规定的位置的系统偏差的bokeros,接口缓冲区的损失,和预期的暖风(WB)信号的校正的不确定性。随后,我们分析了2009年的数据,以研究不确定性系统的各个组成部分的作用。我们表明,ISN的He流参数与原始分析得到的值吻合得很好。我们将WB确定为先前分析中全球$χ^2$值的主要贡献者。其他不确定性的作用要小得多,它们的贡献彼此相当。该不确定度系统的应用将最小$χ^2$值降低了4倍。获得的$χ^2$值仍然超过预期值,表明不确定性系统可能仍然不完整,或者采用的物理模型缺乏潜在的重要元素,这可能是WB参数的不完善确定。Bzowski等人在所附的论文中使用了导出的校正和不确定性系统,对六个季节的数据进行了分析。
2015-10-21 astro-ph.SR
Interstellar neutral helium in the heliosphere from IBEX observations. V. Observations in IBEX-Lo ESA steps 1, 2, & 3
星际边界探测器(IBEX)对星际中性氦(ISN)的直接采样观测为了解日球层前星际介质的物理状态和过程提供了有价值的见解。在IBEX-Lo传感器的四个最低ESA步骤处观察到ISN He原子信号。观测到的信号是ISN He和H的主要和次要成分的混合物。以前,只使用欧空局步骤之一的数据。在这里,我们将分析扩展到2009-2015年观测季节中具有最强ISN He信号的三个最低ESA步骤中收集的数据。仪器的灵敏度被建模为一个线性函数的原子的冲击速度到传感器的转换表面上分别为每个ESA步骤的仪器。我们发现,灵敏度从较低到较高的ESA步骤增加,但在每个ESA步骤内,它是原子碰撞速度的递减函数。该结果可能受到氢贡献的影响,氢贡献未包括在所采用的模型中,但似乎存在于信号中。我们的结论是,目前接受的温度的ISN他和速度的太阳通过星际介质不需要修改,我们草拟了一个计划,进一步的数据分析,旨在调查ISN H和更好地了解人口的ISN他起源于外日鞘。
2018-01-29 astro-ph.SR physics.space-ph
Evidence for Asymmetry in the Velocity Distribution of the Interstellar Neutral Helium Flow Observed by IBEX and Ulysses
我们使用的观测从星际边界探测器(IBEX)和太阳能电池板探索的可能性,星际中性氦流经内太阳系具有内在的非麦克斯韦速度分布。在拟合IBEX和IBEX数据时,我们用Kappa分布和双麦克斯韦分布进行实验,而不是通常的麦克斯韦假设。kappa分布并没有改善IBEX或IBEX数据的拟合质量,我们分别从IBEX和IBEX分析中发现kappa参数的下限为kappa>12.1和kappa>6.0。相比之下,我们确实发现了双麦克斯韦改进拟合质量的证据。对于IBEX,存在一个明显的双麦克斯韦解,T_perp/T_par=0.62+/-0.11,其方向为黄道坐标(lambda_axis,b_axis)=(57.2+/-8.9 deg,-1.6+/-5.9 deg)。尽管统计学显著性较低,但该研究的数据支持这一结果。在日心静止坐标系中,轴向接近ISM流动方向,因此不太可能指示ISM固有的速度分布不对称性。更有可能的是,这些结果表明存在由外部日光层相互作用引起的不对称性。
2019-07-01 astro-ph.SR physics.space-ph
Can IBEX Identify Variations in the Galactic Environment of the Sun using Energetic Neutral Atom (ENAs)?
星际边界探测器(IBEX)航天器正在提供星际中性\HI \原子与日光层太阳风之间的电荷交换产生的高能中性原子(ENA)的第一张全天空地图,以及日光层边界区域的拾取离子。目前围绕日光层的星际云的“边缘”在逆风方向延伸不到0.1 pc,终止于未知的距离,这表明在IBEX卫星的寿命期间日光层的外边界条件可能会发生变化。使用合理的值为未来的外部日光层边界条件,ENA通量预测的一个可能的来源ENA来自外部的日球顶。ENA生产模拟使用三维MHD等离子体模型的日光层,其中包括中性粒子的动力学描述和离子的洛伦兹分布。基于这个ENA生产模型,它表明,IBEX 1.1千电子伏的天空图的灵敏度是足够的,以检测ENA通量的变化,预计伴随着太阳过渡到下一个逆风云。大约20%的IBEX 1.1 keV像素似乎能够检测到$ 3 σ$水平的预测模型差异,这些像素集中在条带区域。无论详细的ENA生产模型,成功的模拟\BdotR \方向再现丝带轨迹,与我们的结果一起,表明丝带现象的痕迹的变化,在日光层的扭曲所造成的星际磁场和气体成分的相对压力。
2010-11-22 astro-ph.SR
Empirical Estimate of the Shape of the Upstream Heliopause from IBEX-Lo Helium Measurements: Preliminary Results
我们提出了一个简化的外日鞘模型,以帮助解释观测的星际中性氦的IBEX-Lo仪器。我们假设测量的粒子是由一个初级束人口的叠加,与本地星际介质的属性,和一个二级人口,由初级束中性粒子和离子之间的电荷交换,已被偏转,因为它们接近太阳层顶。我们提取信息的大尺度形状的日球顶通过比较在IBEX测量的氦通量沿四个不同的方向与简单的模型的偏转等离子体流周围的假设障碍物的不同纵横比的流量。作为本文的第一步,我们模拟偏转等离子体流与可压缩气体绕一系列扁椭球障碍物的解析解。我们的模型结果和观测结果之间的比较表明,日球顶是非常钝的附近的日球鼻,特别是相比,朗肯半体或彗星的形状。上游的日球顶在平行于星际磁场的方向上似乎是高度拉长的,而在横向于磁场的方向上相对更紧凑和对称。IBEX-Lo的氦观测结果与平行于太阳自转轴方向的日球层顶拉长不一致。
2017-11-27 astro-ph.SR
Heliosphere for a wide range of interstellar magnetic field strengths as a source of energetic neutral atoms
IBEX对日光层起源的高能中性原子(ENA)的观测与基于日光层模型的预期不同。有人提出,日光层的结构可能类似于Parker在1961年导出的强星际磁场情况下的“双流”模型。使用MHD模拟,我们研究了可能的结构的日光层的星际磁场强度的范围很广,不同的选择星际介质和太阳风参数。对于模型日球,我们计算了日鞘内产生的ENA通量,并与IBEX观测结果进行了比较。我们发现,在强星际场($\sim$ 20 $μ$ G)下,模型日球中的等离子体流具有“双流”结构,直到$\sim$ 5 $μ$ G时仍可见.得到的ENA通量分布显示出与IBEX观测到的“裂尾”效应相似的特征。在我们的模型中,这种效应的主要原因是两个组成部分(快速和缓慢)的太阳风结构。
2015-07-02 astro-ph.SR
Very Local Interstellar Medium Revealed by Complete Solar Cycle of Interstellar Neutral Helium Observations with IBEX
星际边界探测器(IBEX)飞行任务中的IBEX-Lo仪器对从非常局部的星际介质(VLISM)穿透日光层的星际中性氦原子进行采样。本文利用华沙试验粒子模型(Warsaw Test Particle Model)模拟了2009 - 2020年IBEX-Lo ISN观测到的氦通量,并与IBEX-Lo观测到的最低三个能量阶的计数率进行了比较。$χ^2$分析表明,ISN氦流来自黄道$(λ,β)=(255.59^{\circ}\pm0.23^{\circ}, 5.14^{\circ}\pm0.08^{\circ})$,速度为$v_\text{HP}=25.86\pm0.21$ km s $^{-1}$,日球顶温度为$T_\text{HP}=7450\pm140$ K.在考虑引力和弹性碰撞的情况下,原始VLISM中远离日球顶的ISN氦速度和温度分别为$v_\text{VLISM}=25.9$ km s $^{-1}$和$T_\text{VLISM}=6150$ K. ISN氦通量在1 AU超过12年的时间演变表明IBEX-Lo探测效率的显着变化,ISN氦原子在日光层中的电离率高于模型中假设的电离率,或者在分析的观测中有额外的不明信号源。然而,我们没有发现任何迹象表明,在分析期间的ISN氦的衍生参数的演变。最后,我们认为,IBEX-Lo的持续运作与星际测绘和加速探测器(IMAP)的重叠将是跟踪VL…
2022-01-14 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Modulation of neutral interstellar He, Ne, O in the heliosphere. Survival probabilities and abundances at IBEX
通过星际边界探测器(IBEX)直接对中性星际(NIS)原子进行采样,可能为研究本地星际云中的元素丰度和日光层界面中的过程提供补充方法。{We为IBEX对NIS He、Ne和O的测量结果进行以丰度为目标的深入分析奠定基础,并确定各种计算方法得出的丰度之间的系统差异及其不确定性。利用NIS原子在日球层中电离率的模型,基于对太阳风和太阳EUV辐射的独立测量,我们发展了一种计算NIS原子从太阳风的终端激波(TS)到IBEX的存活概率的含时方法。用它们计算了这些物种沿地球轨道的密度,并模拟了IBEX观测到的NIS物种的通量。我们在IBEX研究NIS物种的存活概率、密度和通量的成对比率,以计算用于推断TS丰度的校正因子。{The在低太阳活动期间,用解析方法计算的存活概率仅对He和Ne给出了可接受的结果。对于太阳活动周期的其余部分,以及O的所有时间,应该使用完全依赖于时间的模型。电子碰撞电离对NISO的重要性令人惊讶。使用时间依赖模型解释IBEX观测结果,得到$0.16\pm40%$的LIC Ne/O丰度。不确定性主要是由于电离速率和NIS气流矢量的不确定性。{The Ne/He、O/He和Ne/O比率的生存概率、局部密度和标度到TS的通量系统地不同,因此不建议仅基于生存概率或密度进行分析,除了在低太阳活动下观测的Ne/O丰度。
2013-07-17 astro-ph.IM astro-ph.SR
Interstellar neutral helium in the heliosphere from IBEX observations. IV. Flow vector, Mach number, and abundance of the Warm Breeze
通过McComas等人2015 b总结的协调分析,我们最近以高精度获得了原始星际中性(ISN)He的速度矢量和温度,我们分析了IBEX观测到的中性He。这些观测数据是在2010- 2014年ISN观测季节收集的,覆盖了地球轨道上暖风持续存在的区域。我们使用了与ISN He分析相同的模拟模型和非常相似的参数拟合方法。我们近似的父母人口的暖风在前面的日光层与均匀麦克斯韦-玻尔兹曼分布函数,并发现温度为$\sim 9\,500$ K,流入速度为11.3公里秒$^{-1}$,和流入的经度和纬度在J2000黄道坐标$251.6^\circ$,$12.0^\circ$。相对于星际中性He的暖风丰度为5.7%,马赫数为1.97。新发现的暖风的流入方向,ISN H和ISN He的流入方向,以及IBEX带中心的方向几乎完全共面,并且这个平面在相对较窄的统计不确定性内与仅适合ISN He,ISN H和暖风流入方向的平面重合。这种共面性支持了这样一种假设,即暖风是ISN He的次级粒子群,并且带的中心与当地星际磁场的方向一致。ISN气体流入方向、ISN H、暖风和局部星际磁场的共同平面包括太阳,并由法线方向给出:J2000坐标中的黄道经度$349.7^\circ \pm 0.6^\circ$和纬度$35.7^\circ \pm 0.6^\circ$,相关系数为0.85。
2016-03-05 astro-ph.SR
Correcting the record on the analysis of IBEX and STEREO data regarding variations in the neutral interstellar wind
太阳在太空中的旅程使太阳系穿过一个动态的星际环境,目前的特征是日光层和周围的星际介质之间的马赫数为1的运动。由于太阳风和星际湍流的变化,日球层和ISM之间的相互作用是一个不断发展的过程。Frisch等人对流经日光层的星际风的历史数据进行了元分析,并得出结论,风的黄道经度的时间变化在统计学上由当时参考文献中的数据表示。Lallement和Bertaux不同意这一结果,并提出,例如,IBEX-Lo的一个关键仪器响应函数是不正确的,STEREO拾取离子数据不适合诊断星际中性粒子通过日光层的流动。在这里,我们表明,通过日光层的星际风的时间变化是一致的,与我们的知识本地ISM。历史氦风数据的统计分析被重新审视,并在文献中的印刷错误的最近更正被纳入新的适合。经过这种修正,并且不包括更新的IBEX结果,这些合并的数据仍然表明,在过去的40年里,星际中性风经度的变化在统计上是可能的,但是,恒定的流动经度在统计上也是可能的。结果表明,IBEX仪器响应函数是已知的,并且STEREO拾取离子数据已被正确地用于此分析。
2015-03-01 astro-ph.GA astro-ph.SR
IBEX Observations of Elastic Scattering of Interstellar Helium by Solar Wind Particles
本研究通过分析IBEX-Lo的星际氦观测数据,发现太阳风质子对初级氦的弹性散射可解释第24太阳活动周次级氦观测与模拟的系统性偏差,校正后1AU处中性星际氦密度需上调约10%。
2024-09-18 astro-ph.GA astro-ph.SR
On the Geometry of the IBEX Ribbon
用星际边界探测器(IBEX)获得的高能中性原子(ENA)全天图显示了一个意想不到的明亮的窄带强度增加。这条所谓的ENA带是由星际中性原子与外层日光层或更远的质子进行电荷交换而产生的。在其他假说中,有人认为这条带状物可能与局部星际介质中的中性密度增强或H波有关。在这里,我们定量地证明,主要的大尺度日光层结构的分析模型的基础上,这种情况下的带状形成导致的结果是完全一致的观察到的位置在全天空地图中的带状在所有的能量与高能量传感器IBEX-Hi检测。
2015-08-31 astro-ph.SR physics.space-ph
Scatter-free pickup ions beyond the heliopause as a model for the Interstellar Boundary Explorer (IBEX) ribbon
提出了太阳风与局域星际介质相互作用的新的动力学-气体动力学模型。该模型结合了McComas等人(2009年)提出的几个过程,用于日光层ENA带的起源-这是星际边界探测器(IBEX)发现的日光层ENA的所有天空地图中最突出的特征。这条带状区域是几乎贯穿整个天空的ENA通量增强区。在发现丝带后不久,人们意识到这一点(McComas等人,2009年),通量的增强可能是在太阳层顶周围星际磁场的径向分量接近于零的方向上(Schwadron等人,2009年)。我们的模型包括星际H原子与太阳层顶外的星际拾取质子的二次电荷交换,并且是Malama等人(2006)的动力学-气体动力学模型的进一步发展,其中拾取质子被视为单独的动力学分量。Izmodenov等人(2009年)在Malama模型的框架中表明,太阳层顶外的星际拾取质子可能是能量超过1 keV的ENA的重要来源。目前的工作与Izmodenov等人(2009年)的工作之间的区别在于假设在太阳层顶之外新产生的拾取质子没有散射。在这个极限下,模型产生的特征在定性上类似于IBEX观测到的带状物。
2010-03-25 astro-ph.SR physics.space-ph
Neutral interstellar helium parameters based on IBEX-Lo observations and test particle calculations
中性星际氦(NISHe)在与星际介质的日光层界面几乎不受影响,自由进入太阳系。它提供了一些关于本地星际云中星际气体特征的最佳信息。星际边界探测器(IBEX)是第二个直接探测NISHe的任务。我们提出了一个比较最近的IBEX NISHe观测和模拟进行了测试良好的定量模拟代码。模拟和观测结果比较好的时候,测量通量占主导地位的NISHe(和其他物种的贡献很小)。模拟和观测之间的差异表明,以前未被发现的中性氦的第二人口,可能是由星际氦与外日鞘中的等离子体相互作用产生的。星际中性流参数与GAS/ECO 2实验获得的结果有统计学差异,但与星际吸收研究获得的星际流矢量一致:新建立的星际流方向为黄道经度79.2度,纬度-5.1度,速度为\sim 22.8 km/s,温度为6200 K。这些新的结果意味着气体的绝对速度显着降低,从而显着降低的动态压力的边界上的日光层和不同的取向的氢偏转平面相比,以前的结果从太阳能电池板。这个平面的不同取向也表明了星际磁场的新几何形状,并且较低的动态压力需要由压力平衡的其他组件进行补偿,最有可能的是更高密度的星际等离子体和星际磁场的强度。
2012-02-02 astro-ph.GA astro-ph.SR
Turbulence in the Local Interstellar Medium and the IBEX Ribbon
Giacalone & Jokipii(2015)提出,在非常局部的星际介质(VLISM)中湍流的影响对于通过磁镜捕获粒子来确定星际边界探测器(IBEX)带的结构非常重要。我们进一步探索这种效果,通过模拟叠加在一个大规模的平均场,我们认为是空间均匀或平均场来自3D MHD模拟的湍流磁场中的带电粒子的运动。我们发现,与Giacalone & Jokipii(2015)相比,丝带不是双峰的。然而,磁镜力在捕获粒子方面仍然起着重要作用。此外,如果大尺度平均场覆盖在日球层周围,则带状物$'$的厚度会相当大。旅行者1号在VLISM中的观测显示了一个比以前认为的更强的湍流场分量,我们在模拟中对此进行了测试。我们发现,包含湍流波动尺度${\gtrsim}$ 100 AU和功率与旅行者1号观测一致产生一个带状的大尺度结构与IBEX观测不一致。然而,限制的波动${\sim}$ 10 AU或更小的产生一个平滑的带状结构类似于IBEX的意见。不同的湍流实现产生不同的小尺度功能${\lesssim}10°$在带,但其大尺度结构是强大的,如果最大波动大小为${\sim}$ 10 au。这表明${\lesssim}$ 10 au尺度的磁场结构是由日光层$'$与VLISM的相互作用决定的,不能完全用均匀的星际湍流来表示。
2019-07-17 astro-ph.SR physics.space-ph
Interstellar neutral helium in the heliosphere from IBEX observations. III. Mach number of the flow, velocity vector, and temperature from the first six years of measurements
本文分析了IBEX卫星在运行的前六年中对星际中性氦(ISN~He)的观测结果。我们使用了Sokol等人2015年的配套论文中提出的ISN~He模拟模型的改进版本,以及Swaczyna等人2015年的配套论文中描述的复杂数据相关性和不确定性系统和参数拟合方法。对整个观测数据集和各年的观测数据集进行了分析,得到了日球层前ISN~He的温度和速度矢量。如在先前的研究中所看到的,容许参数是高度相关的,并且在参数空间中形成四维管。从年度数据子集获得的入流曲线显示约6度的扩展,其他参数沿参数管相应变化,最小卡方值大于预期。然而,我们发现,马赫数的ISN~He流显示出非常小的分散,因此是非常严格的约束。这与IBEX的ISN~He观测的原始分析和最近对IBEX的观测的再分析是非常一致的。我们确定了可能的不准确性,在温暖的微风参数作为在ISN~He参数从每年的子集中获得的分散的可能原因,我们假设,另一个组件可能存在于信号中,或一个过程,这是不占在当前的物理模型的ISN~He在日光层前面。根据我们的分析,流入速度矢量、温度和气流的马赫数等于λ_ISNHe = 255.8 +/- 0.5度,β_ISNHe = 5.16 +/- 0.10度,T_ISNHe = 7440 +/- 260 K,v_ISNHe = 25.8 +/- 0.4$ km/s,M_ISNHe = 5.079 +/- 0.028,不确定…
2015-10-21 astro-ph.SR
The energy-dependent position of the IBEX ribbon due to the solar wind structure
高能中性原子(ENA)的观测允许在日光层和邻近的本地星际介质的等离子体条件的远程研究。IBEX的第一个结果揭示了天空中ENA强度的弧形增强,称为丝带。在IBEX发射之前,日光层模型中并不期望有带状物。其中一个被提出的解释是二次ENA发射的机制。带状物在沿其圆周的相对强度和位置中揭示了能量依赖性结构。也就是说,在0.7-4.3 keV的能量范围内,带的几何中心系统地变化约10 $^\circ$。在这里,我们通过分析模型表明,这种效果是一个后果的太阳纬度结构的太阳风反映在二次ENA。随着最近测得的距离带源刚刚超出太阳顶,我们的研究结果支持连接的带状与本地星际磁场的二次ENA发射的机制。然而,最高IBEX能量通道中的中心偏移的幅度在观测中比从建模中预期的要大得多。这可能是由于另一个目前尚未认识到的ENA生成过程。
2018-01-29 astro-ph.SR
Relative In-flight Response of IBEX-Lo to Interstellar Neutral Helium Atoms
本研究利用IBEX-Lo的ESA步进1–4观测和WTPM模型,推导其对星际中性氦原子的相对在轨响应,以补充实验室定标并支持IMAP-Lo定标。
2023-03-14 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.space-ph
Assessment of energetic neutral He atom intensities expected from the IBEX Ribbon
用星际边界探测器获得的高能中性原子(ENA)的全天空地图显示了一个明亮的弧形带状物。我们比较可能的,但尚未检测到,他ENA发射在两个模型的丝带起源。这些模型最初是为氢ENA开发的。在第一种情况下,电离中性太阳风在太阳层顶外沿星际磁场垂直于视线的方向产生ENA。第二个模型提出了在本地星际云(LIC)和本地气泡(LB)之间的接触层的生产。使用原子和离子之间的相关相互作用将模型重新设计为氦。由此产生的强度与可能的氦ENA从日鞘发射进行比较。在第一个模型中,预期强度约为0.014(cm^2 s sr keV)^-1,即,的量级,而在第二个模型LIC/LB接触层模型中,强度为~(2-7)(cm^2 s sr keV)^-1,即,大几百倍如果IBEX带需要离开日球层的He ENA的源粒子数,那么它在He ENA通量中应该是不可见的,这主要是因为来自中和的太阳风α粒子的母He ENA的供应不足。我们的结论是,He ENA的全天空测量为探测几千AU的本地星际介质提供了很好的前景,并为区分上述带状起源模型创造了可能性。
2014-01-07 astro-ph.SR
Spherical Harmonic Representation of Energetic Neutral Atom Flux Components Observed by IBEX
本文提出用球谐函数表示IBEX全天ENA通量图,从而在不依赖像素网格的情况下分离GDF与IBEX ribbon,并据此分析二者在太阳周期中的演化及空间尺度差异。
2023-04-21 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.space-ph
Interstellar Conditions Deduced from Interstellar Neutral Helium Observed by IBEX and Global Heliosphere Modeling
本研究结合IBEX在2009–2020年采集的240余万个星际中性氦原子观测与全球日球层输运建模,纳入边界过滤效应,精确推断原始VLISM的速度、温度、磁场方向及He$^+$密度。
2023-07-13 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.space-ph
The Interstellar Neutral He haze in the heliosphere: what can we learn?
自2009年以来,星际边界探测器(IBEX)已经观测到中性星际氦,其信噪比远高于1000。由于观测的几何形状,每年1月至3月观测到的信号最容易识别。然而,正如我们通过模拟显示的那样,在峰值的10^{-3}到10^{-2}的强度范围内的信号部分,以前大多被排除在分析之外,可能会带来关于星际He气体在日光层前面的分布函数的细节的重要信息。特别是,这些观测结果可能会告诉我们,父星际He人口可能偏离平衡。我们比较了一个单一的麦克斯韦-玻尔兹曼人口的典型假设的信号的预期分布与麦克斯韦-玻尔兹曼主要人口和最近发现的暖风的叠加的分布,并为一个单一的主要人口给出了一个Kappa函数。我们确定了天空中那些情况之间的差异预计在背景下最明显的区域。我们讨论的诊断潜力的下降峰的星际信号,减少了50倍,由于康普顿-Getting效应,但仍高于IBEX的检测限。我们指出了下降信号的强烈能量依赖性,并建议在数据中搜索该信号可以对IBEX-Lo传感器的低能量测量阈值进行独立评估。
2015-10-21 astro-ph.SR
Seven Years of Imaging the Global Heliosphere with IBEX
星际边界探测器(IBEX)已经在太空运行了7年,并返回了几乎连续的观测结果,这些观测结果导致了科学发现,并重塑了我们对外部日光层及其与本地星际介质相互作用的整个理解。在这里,我们扩展了先前的工作,首次添加了2014-2015年的数据,并检查,验证,初步分析,并提供了一套完整的7年高能中性原子(ENA)观测数据,从~0.1到6 keV。这里提供的数据、地图和文档代表了IBEX数据的第10次主要发布,包括对各种先前更正的改进,为当前版本的IBEX数据提供可引用的参考。我们现在能够研究超过半个太阳周期的外日光层和星际相互作用的时间变化。我们发现,丝带的演变与全球分布通量(GDF)不同,由于太阳风输出平坦化和恢复,从GDF的ENA的平稳和部分恢复。带状物现在也失去了它的纬度顺序,这反映了太阳最小太阳风条件的崩溃,并表现出比周围GDF更大的时间延迟。总之,IBEX观测强烈支持带状物的二级ENA来源,我们建议将其作为带状物未来的名义解释。
2017-04-20 astro-ph.SR physics.space-ph
Neutral interstellar He parameters in front of the heliosphere 1994--2007
分析IBEX测量的中性星际He通量,得出的流入速度矢量与早期分析GAS/ESTA观测的结果不同。总结过去40年来氦流入方向的结果表明,流入方向可能随时间而变化。我们重新分析旧的氦流数据,并重新处理它们,以提高仪器指向的准确性,以调查GAS观测是否支持星际氦流入方向正在改变的假设。我们采用与IBEX数据分析相似的分析方法。我们寻求一个参数集,最大限度地减少卡方,使用华沙测试粒子模型的星际他通量在1000年与最先进的中性他电离模型在日光层,并精确地再现观测条件。我们还提出了一个补充的方法来约束的参数的基础上,从仔细选择的数据子集的分析获得的参数的互相关。我们发现星际He的黄道经度和速度与原始GAS分析中报道的值非常一致。然而,我们发现温度明显更高。三季最佳参数集为λ = 255.3,β = 6,v = 26.0km/s,T = 7500 K。我们没有发现证据表明它是随时间变化的,但不确定性范围比原来报道的更大。最初从GAS导出的星际He参数与目前导出的参数一致,除了温度似乎略高,与星际吸收线结果一致。虽然本分析的结果与IBEX先前报告的结果略有一致,但由于尚不清楚的原因,两种分析的最可能值不同。
2014-05-03 astro-ph.SR
Understanding the IBEX ribbon using the kinetic model of pickup proton transport in a scatter-free limit
本文提出动力学模型模拟IBEX带状结构,基于无散射极限拾取质子输运,考虑IHS的ENA,定性再现观测并在低日纬定量一致,高日纬低估归因于忽略太阳风非稳态。
2025-05-12 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Toward interpreting the IBEX ribbon with mirror diffusion in interstellar turbulent magnetic fields
本研究利用旅行者号观测的极局地星际介质MHD湍流数据,提出镜向扩散机制可解释IBEX带高能中性原子增强现象,明确带宽的影响因素,并得出湍流注入尺度小于约500au的结论。
2023-10-09 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Investigating the IBEX Ribbon Structure a Solar Cycle Apart
本文对比2009年与2019年IBEX带结构,发现其ENA通量仅在鼻部以南低纬度部分恢复,宽度随方位角变化显著,圆度半径统计一致,揭示日球层界面过程的小尺度特征。
2023-05-31 astro-ph.SR
Moving Towards Automated Interstellar Boundary Explorer Data Selection with LOTUS
本文提出了一个名为LOTUS的三阶段自动化数据筛选过程,利用随机森林模型对IBEX卫星的高能中性原子数据进行概率预测、时间窗口聚合和预测细化,以替代耗时且主观的手动标记方法,实验证明其能有效补充和标准化人工筛选流程。
2024-03-21 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
Breaking correlation in the inflow parameters of interstellar neutral gas in direct-sampling observations
我们分析了星际中性气体流入日光层的温度,方向和速度之间的相关性的原因,在分析由IBEX-Lo仪器进行的观测星际边界探测器(IBEX)。我们指出,这种相关性是无法测量进入仪器的原子的速度和观测的限制,以一个短的轨道弧在太阳周围的仪器在观测过程中进行的综合结果。我们证明,没有能力测量的速度,但有能力沿较长的轨道弧,或从至少两个遥远的位置上围绕太阳的轨道上进行观测,有可能打破参数的相关性。然而,这需要有能力调整仪器相对于航天器旋转轴的方位,例如计划中的星际测绘和加速探测器(IMAP)上的IMAP-Lo相机。
2022-08-30 astro-ph.IM astro-ph.SR
Spatial Confinement of the IBEX Ribbon: A Dominant Turbulence Mechanism
由星际边界探测器(IBEX)航天器观测到的增强的高能中性原子流的窄带状物引发了许多解释其结构和性质的想法。其中一个想法是“中性太阳风“方案,该方案将源粒子确定为源自太阳风电荷交换相互作用的本地星际介质中的拾取质子。这种情况一直被认为需要不切实际的弱俯仰角散射的拾取质子来解释狭窄的结构。最近,Schwadron & McComas(2013)提出,这种结构可能是由于拾取质子的空间保留,而不是由于受限的俯仰角分布。在这里,我们提出了一个物理动机,定量机制,以产生这样的空间配置。这种机制是基于“主导湍流”的假设,它可以适用于新的拾取质子的生产是缓慢的,并已被用来成功地解释在外部太阳风中观察到的湍流加热水平。该形式主义预测了拾取各向同性化过程,该过程根据拾取质子的初始俯仰角从环境湍流波动中添加或减去能量。我们表明,这个过程的一个简单的模型可以产生一个带状结构的定性协议的意见。这个简单的模型的结果还没有定量令人满意,但我们提出了几个改进,可能会减少定量的差异。
2014-04-08 astro-ph.SR physics.space-ph
Time delay between outer heliosheath crossing and observation of interstellar neutral atoms
旅行者号航天器对日光层粒子群的现场测量只有在考虑到生产和观测时间之间的时间延迟的情况下,才能与1天文单位的高能和星际中性原子(分别为ENA和ISN)的遥感观测放在适当的背景下进行。ENA从日鞘中的生产区飞行的时间相对容易估计,因为这些原子遵循几乎恒定的速度,无力的轨道。对于ISN种群,动力学和弹道选择效应是重要的,飞行时间要长得多。我们估计这些时间的ISN的He和H原子观察到的IBEX和未来的IMAP使用WTPM模型与合成方法。我们表明,对于初级人口原子,飞行时间的顺序上的三个太阳周期期间,与传播相当于一个太阳周期。对于次级粒子群,飞行时间大约是十个太阳周期,在过去十年的观测中,IBEX收集了几乎整个19世纪OHS产生的次级He原子。ISN原子在旅行者号穿越时穿透太阳层顶,在计划的IMAP观测期间,将在2027年左右逐渐可见。在本地星际介质中ISN流的假设变化目前还无法检测到。尽管如此,我们预计稳态日光层模型与适当的平均太阳风参数使用,以适合理解ISN的观测。
2020-08-24 astro-ph.SR
Energetic pickup proton population downstream of the termination shock as revealed by the IBEX-Hi data
拾取质子起源于超音速太阳风中氢原子的电离,形成日球层中质子的超热成分。当被日球磁场拾取并对流进入日鞘时,在从太阳到日球终端激波的区域内,被拾取的质子可能会受到太阳风湍流的随机加速,在那里它们也可能会受到激波漂移加速或交叉激波势的反射。这些过程在拾取离子能量分布中产生高能量"尾部"。尽管这种高能拾取质子群的性质对于模拟高能中性原子通量的模型至关重要,但它们的性质仍然没有明确定义。我们已经考虑了两种方案的拾取质子的速度分布下游的日光层终止冲击(充满壳能量幂律“尾巴”和双麦克斯韦)。基于数值动力学模型和IBEX-Hi仪器对日鞘内高能中性原子流的观测,我们描述了质子的分布,并估计了终止激波下游高能质子的分布。
2021-10-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Heliospheric Energetic Neutral Atoms: Non-stationary Modeling and Comparison with IBEX-Hi data
自2008年以来,星际边界探测器(IBEX)一直在使用IBEX-Hi(0.3 - 6 keV)仪器测量高能中性原子(ENA)的通量。我们开发了一个计算氢ENAs全球分布通量(GDF)的数值程序,该程序采用了1)全球日球层的三维动力学MHD模型和2)从IBEX观测到的1 au到内日鞘(IHS)原点的原子轨迹重建。在模拟中的关键因素是一个详细的动力学考虑的拾取离子(PUI),超热组件的质子在日光层,这是“父母”的ENA和起源于该地区的超音速太阳风被挑选的日光层磁场。作为我们研究的结果,我们得出结论:(1)所开发的模型能够再现IBEX-Hi GDF图中看到的多瓣结构的几何形状,(2)GDF对IHS中PUI的速度分布函数的形式非常敏感,并且解释PUI的额外能量人口的存在对于解释数据至关重要,(3)尽管模型计算值与IBEX-Hi数据有较好的一致性,但仍存在一些定量差异。这些差异的可能原因进行了讨论。
2020-09-16 astro-ph.SR physics.space-ph
Why are the magnetic field directions measured by Voyager 1 on both sides of the heliopause so similar?
太阳风在星际等离子体中雕刻出一个被表面包围的空腔,称为太阳风层顶(HP),它将等离子体和太阳起源的磁场与星际磁场分开。现在人们普遍认为,2012年8月旅行者1号(V1)穿过了这一边界。出乎意料的是,它两侧的磁场,虽然理论上是相互独立的,但被发现方向相似。这延迟了对太阳风层顶边界的确认,并导致了许多不同的解释。在这里,我们表明旅行者1号的观测结果可以很容易地解释,在星际边界探测器(IBEX)发现带状物之后,甚至可以预测。我们的解释依赖于旅行者1号和未受干扰的星际磁场方向(我们假设由IBEX带状中心(RC)给出)共享相同的日纬度(~34.5度),并且在经度上相隔不远(相差~27度)。我们的结果证实了旅行者1号确实穿过了日球顶,并首次独立证实了IBEX带状中心实际上是未受干扰的星际磁场的方向。对于旅行者2号,我们预测太阳层顶内外磁场方向之间的差异将明显大于旅行者1号观测到的差异(约30度,而不是约20度),并且外场方向将接近RC。
2014-06-17 astro-ph.SR physics.space-ph
Ionization Rate of Interstellar Neutral Helium from New Horizons/SWAP Observations
Space Research Centre PAS(波兰科学院空间研究中心);Princeton University(普林斯顿大学);Southwest Research Institute(西南研究所)
本研究利用New Horizons/SWAP在22–54 au处的氦拾取离子观测,发展考虑仪器响应的最大似然拟合方法,发现ISN氦光电离率比模型高43%,验证了IBEX结论。
2025-10-20 astro-ph.SR physics.space-ph
Science Opportunities for IMAP-Lo Observations of Interstellar Neutral Helium, Neon and Oxygen During a Maximum of Solar Activity
针对IBEX-Lo观测星际中性粒子视角受限、观测窗口短的问题,提出将IMAP-Lo置于枢轴平台调整视角的2年方案,可消除参数相关性、明确分析氦氖氧的主次族群并准确测电离率,操作简便且统计效果好。
2023-10-03 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
The existence and nature of the interstellar bow shock
我们报告了一个新的诊断之间的两个不同状态的本地星际介质(LISM)在我们的太阳系附近使用的几个不同的和互补的观测约束的LISM,太阳风,和内日光层的敏感性研究。假设星际边界探测器(IBEX)He流参数为LISM,我们得到$\sim 2.7\pm0.2$ $μ$ G的强度和星际磁场指向远离银河系坐标$(28, 52)\pm 3^\circ$的方向,这是由旅行者1号和2号的现场等离子体测量和IBEX高能中性原子带拟合得到的。当对LISM He流使用双折射参数时,我们最近报道了相同的方向,但强度为$2.2\pm0.1$ $μ$ G。首先,我们注意到,与氦流,我们的解决方案是在预期的氢偏转平面(HDP)。相比之下,对于IBEX He流,溶液远离相应的HDP平面$\sim 20^{\circ}$。第二,行星际H I流速度的长期监测表明,在强Lyman- $α$天空背景发射线的多普勒频移的逆风处测量的值为$\sim 26$ km/s。因此,所有的诊断元素似乎都支持星际状态的氦流参数。在这一框架中,我们认为,可靠的歧视之间的超快,亚快,或超低速状态的星际流应基于大多数现有的原位和远程观测与全球建模的日光层。对于普遍接受的LISM电离率,我们表明,一个快速的星际弓激波应该是站在上游的太阳风顶。
2013-10-24 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.flu-dyn
On the Stability of the Interstellar Wind through the Solar System
作为最近一项研究的后续行动,我们对过去几十年来太阳系中星际氦流发生了重大变化的说法提出了质疑。我们认为,只有IBEX-Lo 2009-2010年的测量结果与旧的共识值不一致。然后,我们表明,声称的经度和速度的变化的概率是极不可能的(约1%),鉴于纬度的变化和(流速,流经度)关系的变化的情况下,而随机值将是预期的。最后,我们报告了其他独立的研究,这些研究显示了氦流和氢流在1996-2012年间的稳定性,与70年代早期对星际流的测定一致。
2014-09-29 astro-ph.SR
The Confinement of the Heliosheath Plasma by the Solar Magnetic Field as Revealed by Energetic Neutral Atom Simulations
传统上,太阳磁场被认为在日光层的外部区域具有可忽略的影响。最近的工作表明,太阳磁场可能在日鞘等离子体准直中起着至关重要的作用。星际边界探测器(IBEX)对日尾的观测表明,它的纬向结构随高能中性原子(ENA)通量的能量而变化。在能量~1 keV时,ENA通量在低纬增强,在两极附近ENA出现亏损。在能量大于2.7 keV时,低纬地区的ENA通量出现亏损,两极附近出现较高的ENA通量。这种ENA结构最初被解释为太阳活动极小期期间太阳风的纬向廓线的结果。我们扩展了Kornbleuth等人的工作。(2018)通过使用类似太阳极小期的条件和最近开发的SHIELD模型。SHIELD模型将磁流体动力学(MHD)等离子体溶液与中性氢的动力学描述相耦合。我们发现,虽然在太阳极小期太阳风的纬度分布有助于ENA地图中的瓣,由太阳磁场的准直是重要的,在创建和塑造的两个高纬度瓣IBEX观察到的增强ENA通量。这是第一次研究太阳磁场强度变化对ENA图的影响。我们的研究结果表明,IBEX提供了第一个观测证据的准直日鞘等离子体的太阳磁场。
2020-05-13 astro-ph.SR physics.space-ph
Evolution of the Solar Lyman-Alpha line profile during the solar cycle
最近由星际边界探测器(IBEX)观测到的星际中性(ISN)氢的研究表明,目前对日光层中作用于氢原子的辐射压力的理解应该修改。使用Tarnopolski等人2009年(TB 09)目前使用的太阳莱曼α轮廓模型对ISN H信号的理论预测与IBEX-Lo观测到的ISN H信号之间存在显著差异。我们开发了一个新的太阳莱曼α轮廓演化模型,该模型考虑了Lemaire等人2015(L15)提供的SUMER/SOHO的全圆盘太阳莱曼α轮廓的所有可用观测,几乎涵盖了整个第23个太阳周期。该模型有三个组成部分,再现了不同的特征。在色球层中产生的发射线的主要形状由kappa函数建模;由于过渡区中的吸收而引起的中心反转由高斯函数建模;光谱背景由线性函数表示。所有这些组件的系数是线性函数的线积分全光盘莱曼α辐照度,这是唯一的自由参数的模型。新模型与TB 09的模型相比具有潜在的重要差异,TB 09的模型基于有限的一组观察结果。这种对辐射压理解的变化,特别是在太阳活动较低的时候,可能会显著地影响内日球层中的星际H和D分布及其衍生物。
2018-02-02 astro-ph.SR
Empirical Validation of a New Data Product from the Interstellar Boundary Explorer Satellite
本文通过模拟验证IBEX卫星新发布的qBC数据产品与已有qABC数据产品共享相同信号率,平均绝对偏差不超过3.6%,并展示了该方法在其他共享信号检验场景中的推广价值。
2023-11-28 astro-ph.IM astro-ph.SR
An Improved Parametrized Representation of the Secondary He Neutral Flow in its Source Region
对来自星际边界探测器(IBEX)的数据的分析表明,存在一股中性氦流穿过内太阳系,最有可能来自外日鞘,其中一个独特的中性氦群是通过电荷交换过程产生的。这种二次He流已经使用设计用于研究穿过日光层的星际流的代码来建模,但是层流对于外部日光鞘不是一个很好的近似。我提出了一个简单的参数化一个更合适的发散流,并演示了如何二次He粒子可能提供一种手段来远程测量的ISM流的发散周围的日球顶。
2017-06-22 astro-ph.SR
Science Opportunities for IMAP-Lo Observations of Interstellar Neutral Hydrogen and Deuterium During a Maximum of Solar Activity
本文研究IMAP-Lo在太阳活动极大期通过可调视轴观测星际中性氢和氘的科学机遇,确定测量终止激波D/H丰度及分辨主次群粒子的最佳观测时间与角度,为日球层物理关键问题提供观测约束。
2024-02-23 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Signature of a heliotail organized by the solar magnetic field and the role of non-ideal processes in modeled IBEX ENA maps: a comparison of the BU and Moscow MHD models
高能中性原子(ENA)模型通常需要后处理程序来将等离子体和H原子的分布转换为ENA图。在这里,我们调查如何两个不同的动力学MHD模型的日光层(BU和莫斯科模型)表现在建模ENA地图使用相同的处方,以及它们如何比较与星际边界探测器(IBEX)的观测。这两种MHD模型都将太阳风视为质子的单离子等离子体,其中包括热太阳风离子、拾取离子(PUI)和电子。我们的ENA处方分区等离子体分为三个不同的离子种群(热太阳风,PUI传输和在终止冲击的能量)和麦克斯韦分布的人口模型。这两个动力学MHD日球模型产生的日尾与日鞘等离子体组织的太阳磁场成两个不同的南北柱,成为高质量流量的叶片向下流的日尾,虽然在BU模型的ISM流之间的两个叶片之间的距离在日尾大于300 AU。虽然我们的处方在IBEX-Hi能量范围(0.5 - 6 keV)为两种不同的等离子体和H原子溶液产生了类似的ENA图,但建模的ENA图需要~2的比例因子才能与数据一致。这个问题是存在于其他ENA模型与麦克斯韦近似的多个离子物种,并表明,一个更高的中性密度或一些加速的PUI在日鞘是必需的。
2021-10-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Uncovering the magnetic environment of our solar system
自46亿年前形成以来,我们的太阳系很可能在穿过银河系的道路上穿过了许多不同大小和内容的磁化星际云和气泡。拥有一个关于日光层和星际风如何相互作用的参考模型对于理解我们当前的银河系环境至关重要,它需要解开两个主要参与者的角色:时变太阳风和局部星际磁场。数值模拟预测了太阳风各向异性和星际磁场方向引起的日球层变形。然而,将模型与深空探测器的测量结果进行比较,导致旅行者1号和旅行者2号的报告相互矛盾,既有太阳风终止激波的几次交叉,也有局部星际场的强度,数值范围从1.8到5.7 μG。在这里,我们表明,旅行者1号和2号等离子体,场和莱曼-α天空背景测量,以及太阳层起源的高能粒子的空间观测,都可以解释为一个相当弱的星际场2.2 +/- 0.1 μG指向银河系坐标(l,b)\sim(28,52)+/- 3°。对于2000纪元尤利西斯为基础的氦参数假设到目前为止,星际弓激波必须存在。相比之下,使用2010历元基于IBEX的He参数和更强的磁场导致与旅行者TS交叉不一致的等离子体配置。对于新提出的星际He参数,需要更多的模拟才能确定在这些假设下星际弓形激波是否真的消失。
2012-10-02 astro-ph.SR
Direct modeling of neutral helium in the heliosphere
美国航天局/IBEX飞行任务对中性粒子进行了数年的测量,直接观测到了星际中性氦和氧。这些数据表明存在次级中性氦和氧,它们是通过氦或氧离子的电荷交换在日光层内产生的。本文介绍了一种基于开普勒轨道的守恒计算方法,该方法用于描述氦在整个日球层,特别是在日球层最内层的分布函数,同时考虑了中性粒子沿其路径的损失和产生。结合全球日球层等离子体分布模型,该程序可用于预测航天器探测器上重中性原子的通量。从而能够推断出星际介质的特性。
2012-05-07 astro-ph.SR
Local Interstellar Flow Parameters from the First Intersection of IMAP-Lo's Parameter Tubes
Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室);University of New Hampshire(新罕布什尔大学);Princeton University(普林斯顿大学);Space Research Centre PAS (CBK PAN)(波兰科学院太空研究中心);NASA Goddard Space Flight Center(美国宇航局戈达德太空飞行中心);Southwest Research Institute(西南研究院);University of Texas at San Antonio(得克萨斯大学圣安东尼奥分校)
本研究利用IMAP-Lo的枢转平台交会不同延伸角的ISN参数管,精确测得本地星际流参数,发现其为介于本地星际云与G云之间的中间状态,为研究日球层演化奠定基础。
2026-08-18 astro-ph.GA astro-ph.SR
Three-dimensional Features of the Outer Heliosphere Due to Coupling between the Interstellar and Heliospheric Magnetic Field. V. The Bow Wave, Heliospheric Boundary Layer, Instabilities, and Magnetic Reconnection
日光层是由于太阳风(SW)和局部星际介质(LISM)之间的相互作用而形成的。日光层边界即日光层顶在空间中的形状和位置取决于相互作用等离子体流的参数。星际磁场的不对称效应和离子与中性原子之间的电荷交换在SW-LISM相互作用中起着重要的作用。通过进行三维,MHD等离子体/动力学中性原子模拟,我们确定的外日鞘的宽度-LISM等离子体区域的日光层的存在的影响-和定量分析的分布在前面的日球顶。结果表明,电荷交换修改的LISM等离子体的冲击过渡等离子体参数的总变化的贡献变得很小,即使LISM速度超过快的磁声速在未扰动介质。通过进行自适应网格细化模拟,我们发现,一个明显的边界层的等离子体密度降低和增强磁场应观察到星际侧的太阳顶。我们表明,这种行为是一致的等离子体振荡的增加频率的等离子体波仪器船上旅行者1号观察。我们还表明,旅行者观测日球终止激波和日球顶之间的内日鞘与日球磁场的耗散是一致的。LISM参数的选择是基于IBEX对高能中性原子的模拟。
2017-06-29 astro-ph.SR
Evolution of the solar Ly-$α$ line profile during the solar cycle. II. How accurate is the present radiation pressure paradigm for interstellar neutral H in the heliosphere?
根据Kowalska-leszczynska等人2018(IKL 18)推导出的太阳莱曼- $α$线随太阳活动变化的演化模型,比Tarnopolski等人2009(ST 09)以前使用的模型更准确,我们研究了采用由此产生的辐射压力精确模型对星际中性粒子(ISN)分布模型的潜在影响H在内日球层和对选定观测的解释。我们使用两种替代的辐射压模型和影响ISNH分布的所有其他因素的相同模型来模拟ISNH密度。我们发现,在大部分的太阳活动周期,IKL 18模型预测更大的密度ISNH和PUI比ST 09在内日光层,特别是在下风半球。然而,Bzowski等人(2008年)使用ST 09获得的终止冲击时ISN H的密度不需要修正,IBEX对ISN D的检测得到了支持。然而,我们指出,存在着相当大的吸收太阳莱曼- $α$光谱通量的一部分内的日光层。因此,ISN H的辐射压模型仍可能需要修正,因此现有的ISN H模型并不自洽。
2018-10-11 astro-ph.SR
Energetic neutral atoms from the heliosheath as an additional population of neutral hydrogen in the inner heliosphere
星际中性氢(ISNH)气体自由穿透太阳层顶。在内日鞘中,这种气体与受到冲击的太阳风和拾取离子进行电荷交换相互作用,产生了高能中性原子(ENA)。ISN H在终端激波内部被强烈地耗尽,但有一小部分到达地球轨道。在日光层的这些区域,ISN H是星际拾取离子和日光层后向散射辉光的源群。利用星际边界探测器(IBEX)对日鞘内产生的ENAs的全球分布通量(GDF)进行了直接采样。基于这些测量,我们计算了地球轨道上GDF ENA人口的密度。我们发现这个数密度在$10^{-4}$和$10^{-3}$ cm $^{-3}$之间,即,在大小上与地球轨道顺风部分的ISN H的数密度相当。这些原子中有一半的能量小于$\sim 80$ eV。这GDF人口的中性氢可能提供一个显着的贡献,在顺风半球的日光层辉光的强度,可能是氢拾取离子的内部源的源,并可能负责过量生产的拾取离子中发现的磁波事件的分析中诱导的质子拾取过程在顺风区域在1 AU从太阳。
2018-11-22 astro-ph.SR
Are the heliosphere, very local interstellar medium, and local cavity in pressure balance with Galactic gravity
旅行者号航天器正在对日球层顶以外的外日球层的物理特性进行首次现场测量。这些数据,加上来自IBEX和HST航天器的数据以及与这些数据一致的物理模型,现在提供了日光层和周围星际介质压力的关键测量。利用这些数据,我们组装的第一次全面调查的总压力内外的太阳层顶,在星际气体周围的日光层,并在周围的本地空腔,以确定是否在每个区域的总压力是在相互平衡,并与银河系施加的引力压力。我们相互比较在每个区域,包括热,非热,等离子体,冲压,和磁压力组件的总压力。一个重要的结果是动态(冲压)压力的作用。太阳风顶的总压平衡只有在内部动压的显著贡献下才能维持。此外,外部日光层和原始非常本地ISM(VLISM)之间的总压平衡,以及原始VLISM和本地空腔之间的总压平衡需要大的动压贡献。
2022-12-01 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Three-dimensional kinetic-MHD model of the global heliosphere with the heliopause-surface fitting
本文详细介绍了我们的太阳风(SW)与本地星际介质(LISM)相互作用模型的最新版本。该模型已被应用于分析莱曼α吸收光谱对附近的恒星和分析的太阳和日光层天文台/SWAN数据。Katushkina等人(本期)使用模型结果分析IBEX-Lo数据。与此同时,这一模式的细节尚未公布。这是一个三维(3D)动力学-磁流体动力学(MHD)模型,考虑了SW和星际等离子体(包括SW中的$α$粒子和LISM中的氦离子),太阳和星际磁场,以及星际氢原子。在模型中还考虑了SW的纬度依赖性和星际气体相对于太阳的实际流动方向。非常重要的是,我们的数值代码是以这样一种方式开发的,即在模型中不允许任何穿过太阳层顶的数值扩散或重连。日光层电流片在理想磁流体力学中是一个旋转不连续的,可以用运动学的方法来处理。在本文中,我们特别关注的日光层磁场的影响和太阳纬度的SW依赖。
2015-09-29 astro-ph.SR physics.space-ph