Ion motion in focus when a comet transforms from hibernating to active / Jonernas rörelse i fokus när en komet förvandlas från vilande till aktiv

A new doctoral thesis at the Swedish Institute of Space Physics (IRF) and Umeå University explains how the interaction between comet 67P/Churyumov-Gerasimenko and the flow of charged particles from the Sun, the solar wind, becomes complex when the comet approaches the Sun. Anja Möslinger studied the motion of individual ions to explain this complex state.

The physics behind the interaction between a comet and the solar wind changes fundamentally when a comet gets closer to the Sun. While scientists already understand the physical processes of comet-solar wind interaction far away and close to the Sun quite well, the transition between has not been well-studied.

In her thesis, Anja has focused on how the charged particles in a cometary atmosphere, cometary ions, interact with the solar wind ions during this transition period. The results can help us understand what happens when the solar wind meets other objects with atmospheres in the solar system.

“I have analyzed how individual ions move to understand how the collection of ions behave and shape the comet magnetosphere. Instead of flowing in a streamlined fashion, some of the solar wind ions whirl in circles like leaves blown off trees during an autumn storm when they encounter the comet atmosphere. How energy is transferred from the solar wind to the cometary atmosphere and how the solar wind slows down during this transition period depends on the motion of these ions”, says Anja Möslinger, PhD student at IRF and Umeå University.

How the solar wind is slowed down around obstacles it encounters is one of the fundamental problems in space physics. In particular the initial deceleration is little understood. Comets are excellent plasma laboratories for scientists to study the evolution of plasma interactions, since their distance to the Sun, and therefore their plasma environments, constantly change.

The thesis is based on data analysis from ESA's Rosetta mission to comet 67P/Churyumov-Gerasimenko, and simulations using the numerical model Amitis.

Anja Möslinger, raised near Linz, Austria, had her first introduction to comet research in 2020 when working on the design of a particle instrument for the Comet Interceptor mission for her master thesis at IRF in Kiruna.

She will defend her doctoral thesis entitled "Physics at sub-ion-gyroradius scales near low-activity comets" at the auditorium at IRF in Kiruna, Sweden, on Friday 15 November, at 09.00. The faculty opponent is Professor Jan Egedal from the University of Wisconsin-Madison, U.S.

Link to the doctoral thesis: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-230927

Contact:

Anja Möslinger, PhD student, IRF and Umeå University, anja.moeslinger@irf.se.

*** SWE ***

En ny doktorsavhandling vid Institutet för rymdfysik (IRF) och Umeå universitet förklarar hur växelverkan mellan kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko och solvinden, ett flöde av laddade partiklar från solen, blir komplex när kometen närmar sig solen. Anja Möslinger har studerat enskilda joners rörelse för att förklara detta komplexa tillstånd.

Fysiken som ligger bakom växelverkan mellan en komet och solvinden förändras i grunden när en komet kommer närmare solen. Medan forskare redan förstår de fysiska processerna för växelverkan mellan en komet och solvinden när den är långt från och nära solen ganska väl, har det inte varit känt vad som händer vid övergången från en vilande till en aktiv komet .

I doktorsavhandlingen fokuserar Anja på hur de laddade partiklarna i en kometatmosfär, kometjonerna, växelverkar med solvindens joner under perioden då en komet går från att vara vilande till aktiv. Anjas forskning hjälper forskarna att förstå vad som händer när solvinden möter andra objekt med en atmosfär i solsystemet.

”Jag har analyserat hur enskilda joner rör sig för att förstå hur samlingen av joner beter sig och formar kometens magnetosfär. Jag upptäckte att vissa av jonerna snurrar runt när de möter kometatmosfären, ungefär som löv som blåser av träd under en höststorm. Hur energi överförs från solvinden till kometatmosfären och hur solvinden saktas ner under denna övergångsperiod beror på hur jonerna rör sig”, säger Anja Möslinger, doktorand vid IRF och Umeå universitet.

Hur solvinden bromsas runt de olika hinder den möter är ett av rymdfysikens grundläggande problem. Kometer är utmärkta plasmalaboratorier för forskare att studera utvecklingen av plasmainteraktioner, eftersom deras avstånd till solen, och därför deras plasmamiljöer, ständigt förändras.

Avhandlingen baseras på dataanalys från den europeiska rymdorganisationen ESA:s Rosetta-uppdrag till kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko och simuleringar med den numeriska modellen Amitis.

Anja Möslinger, uppvuxen nära Linz, Österrike, fick sin första introduktion till kometforskning 2020 när hon arbetade med designen av ett partikelinstrument till Comet Interceptor-uppdraget för sitt examensarbete vid IRF i Kiruna.

Hon försvarar sin doktorsavhandling "Physics at sub-ion-gyroradius scales near low-activity comets" i aulan på IRF i Kiruna, fredagen den 15 november, kl 09.00. Fakultetsopponent är professor Jan Egedal från University of Wisconsin-Madison, USA.

Länk till doktorsavhandlingen: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-230927

Kontakt:

Anja Möslinger, doktorand, IRF och Umeå universitet, anja.moeslinger@irf.se.