Untersuchung von Zeitskalen der Transporteffekte interstellarer Pickup-Ionen mit Solar Orbiter/EPD/STEP

• Antragstellerin: Dr. Verena Heidrich-Meisner
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567568091

Neutralteilchen aus dem lokalen interstellaren Medium können ungehindert in unser Sonnensystem eindringen. Wenn diese Teilchen dann innerhalb der Heliosphäre ionisiert werden, folgen die dabei entstehenden Ionen dem vom Sonnenwind mitgetragenen interplanetaren Magnetfeld und werden Pick-Up Ionen (PUIs) genannt. Sie zeichnen sich durch eine charakteristische Geschwindigkeitsverteilung (velocity distribution funcion, VDF) aus. Die Eigenschaften der VDFs solcher interstellarer PUIs sind das Ergebnis einer Kombination von drei Faktoren: den Eigenschaften der Elternpopulation im lokalen interstellare Medium, den Bedingung zum Zeitpunkt der Injektion in den Sonnenwind und folgenden Transportprozessen. Damit bieten interstellare PUIs einzigartige Einsichten in die direkte Nachbarschaft unseres Sonnensystems und ermöglichen die Untersuchung von grundlegenden physikalischen Prozessen unter Bedingungen, die in erdgebundenen Laboren nicht zur Verfügung stehen. Bisherige PUI Studien sind erheblich durch die verfügbare Statistik limitiert und sind daher, bis auf wenige Ausnahmen, auf Langzeitstudien und, im Fall von He+ PUIs, überwiegend auf eine einzelne Region in der Heliosphäre, den PUI Fokussierungskegel, beschränkt. Hier schlagen wir eine neuartige Herangehensweise vor, die ein Instrument auf Solar Orbiter verwendet, das zwar dafür entwickelt wurde suprathermal Teilchen in solare energetischen Teilchenereignissen zu detektieren, sich inzwischen aber als ein hervorragend für PUI-Messungen geeignetes Instrument erwiesen hat, das SupraThermal Electron and Proton (STEP) Instrument, das Teil des Energetic Particle Detectors (EPD) auf Solar Orbiter ist. STEP liefert dabei eine hervorragende Statistik für PUI, die zusammen mit dem einzigartigen Orbit von Solar Orbiter nun zum ersten Mal Daten getriebene Abschätzungen der Zeitskalen von PUI Transportprozessen ermöglichen, die wir hier untersuchen wollen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Robert F. Wimmer-Schweingruber