Nouvelle méthode développée pour étudier les ions autour des comètes dans l’espace

Low-Energy Ions in Space
Ions à faible consommation d'énergie dans l'espace

La thèse de Sofia Bergman offre aux scientifiques des possibilités uniques d’étudier les ions de basse énergie dans l’espace. batterie faible. Crédit : Institut de physique spatiale

Sofia Bergman, Institut suédois de physique spatiale (IRF) et Université d’Umeå, a soutenu sa thèse de doctorat sur les ions de basse énergie autour de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko le 26 novembre 2021. L’observation des ions de basse énergie est notoirement difficile car leurs propriétés sont grandement affectées par le vaisseau spatial qui les observe. Sofia a développé de nouvelles méthodes pour ce faire. Grâce à ses travaux, les scientifiques peuvent étudier les ions de basse énergie autour des comètes et dans divers autres endroits du système solaire.

Les comètes ont un environnement de plasma qui contient un grand nombre d’ions de faible énergie. Il est nécessaire de comprendre les propriétés de ces ions de basse énergie afin de comprendre les processus physiques se produisant autour de la comète.

Comme les ions de basse énergie sont difficiles à mesurer, Sofia Bergman a conçu une nouvelle méthode pour analyser les mesures de ces ions autour de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko dans sa thèse.

« Un engin spatial interagit avec son environnement, ce qui entraîne une accumulation de charge à la surface de l’engin spatial. Ceci est problématique pour les mesures d’ions de faible énergie, car les ions sont affectés par le vaisseau spatial avant d’être détectés, modifiant à la fois leur énergie et leur direction de déplacement. Nous voulons connaître les propriétés originales des ions, avant qu’ils ne soient affectés par le vaisseau spatial, ce qui est désormais possible avec la méthode que j’ai développée dans ma thèse », explique Sofia Bergman.

Dans la thèse, les données du spectromètre de masse ionique de l’IRF ICA (Ion Composition Analyzer) à bord de Rosetta ont été analysées. L’ICA peut mesurer l’énergie et la direction de déplacement des ions à très basse énergie, mais en raison de l’influence du potentiel de l’engin spatial sur les mesures, les données de basse énergie de l’ICA étaient auparavant difficiles à interpréter.

« Pour la première fois, nous avons maintenant pu déterminer les directions d’écoulement des ions de basse énergie observés par l’ICA sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko », explique Sofia Bergman. « Les résultats ont été surprenants. Nous voyons une grande quantité d’ions s’écouler vers l’intérieur vers le noyau de la comète, au lieu de l’extérieur comme nous l’avions prévu. »

Les comètes sont intéressantes à étudier lorsque l’on veut comprendre comment le vent solaire interagit avec différents corps du système solaire. Les orbites elliptiques des comètes modifient radicalement l’environnement qui les entoure. Au fur et à mesure que la distance de la comète au 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 au niveau des 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 des difficultés d’interprétation des mesures », explique Sofia Bergman.

Sofia Bergman est née et a grandi à Borlänge, en Suède.

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