[論文レビュー] Comment on "Detection and characterization of 0.5-8 MeV neutrons near Mercury: Evidence for a solar origin"

G. Share, R. J. Murphy+3 more|arXiv (Cornell University)|Sep 26, 2014

Astro and Planetary Science参考文献 4被引用数 12

ひとこと要約

この論文は、水星付近で検出された0.5–8 MeVの中性子が太陽起源であるという主張に反論し、代わりにそれらが30分前にメッセンジャー探査機を通過した衝撃波によって加速されたエネルギーの高い陽子が探査機自体と衝突することで生じた二次の中性子であると主張している。著者たちはメッセンジャーとSTEREO-Aの複数の機器データを用いて、観測された一時的現象が太陽の大気中のイオンとの中性子反応とは整合せず、むしろ探査機に起因するものであると示している。

ABSTRACT

We argue that the hour-long neutron transient detected by the MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging (MESSENGER) Neutron Spectrometer beginning at 15:45 UT on 2011 June 4 is due to secondary neutrons from energetic protons interacting in the spacecraft. The protons were probably accelerated by a shock that passed the spacecraft about thirty minutes earlier. We reach this conclusion after a study of data from the MESSENGER neutron spectrometer, gamma-ray spectrometer, X-ray Spectrometer, and Energetic Particle Spectrometer, and from the particle spectrometers on STEREO A. Our conclusion differs markedly from that given by Lawrence et al. [2014] who claimed that there is "strong evidence" that the neutrons were produced by the interaction of ions in the solar atmosphere. We identify significant faults with the authors' arguments that led them to that conclusion.

研究の動機と目的

• Lawr14が2011年6月4日に水星付近で検出された0.5–8 MeVの中性子が太陽の大気中のイオンとの中性子反応に起因すると結論づけたことに対し反論すること。
• Lawr14が太陽的プロセスに起因すると結論づけるために用いた手法および推論における重大な欠陥を特定すること。
• メッセンジャー探査機自体との局所的粒子相互作用に基づく代替的説明を提示すること。
• 観測された中性子一時的現象が、衝撃波によって加速された陽子が探査機に衝突して生成される二次の中性子とより整合的であることを示すこと。

提案手法

• メッセンジャー・ミッションの中性子スペクトロメーターのデータを分析し、0.5–8 MeVの中性子一時的現象のタイミングとエネルギー特性を特定すること。
• ガンマ線スペクトロメーター、X線スペクトロメーター、およびエネルギー粒子スペクトロメーターのメッセンジャーのデータと照合し、粒子環境とタイミングを評価すること。
• STEREO-Aの粒子データと比較し、陽子を加速する前駆けの衝撃波が存在したことを特定すること。
• 探査機構造への陽子の衝突による二次の中性子生成の可能性を評価するためのモデリング。
• 衝撃波の通過と中性子検出の時間的順序を評価し、因果関係を裏付けること。
• エネルギー的・時間的制約に基づき、太陽の大気中のイオンとの中性子反応が観測信号を生成する物理的妥当性を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2011年6月4日15:45 UTにメッセンジャーが水星付近で検出した0.5–8 MeVの中性子一時的現象の真の起源は何か？
• RQ2 観測された中性子信号が、探査機自体との陽子の相互作用によって生成された二次の中性子によるものであり、太陽の大気的プロセスとは異なる可能性は何か？
• RQ3 30分前に探査機を通過した衝撃波が、中性子生成に寄与する陽子を加速したという仮説を支持する証拠は何か？
• RQ4 中性子イベントのタイミングとスペクトル的特性は、太陽の大気中のイオンとの中性子反応の予測とどのように一致するか？
• RQ5 元の分析にどのような欠陥があり、Lawr14が中性子の太陽起源を結論づけたのか？

主な発見

• 2011年6月4日15:45 UTに検出された0.5–8 MeVの中性子一時的現象は、エネルギーの高い陽子がメッセンジャー探査機の構造と衝突することで生成された二次の中性子によるものであると、より妥当性が高い。
• 中性子検出の30分ほど前に探査機付近を通過した衝撃波は、観測された中性子フラックスを生成できるエネルギーの高い陽子を加速するのに適している。
• 著者たちは、元の研究が太陽の大気中のイオンとの中性子反応によるものだと結論づけた手法および解釈上の重大な欠陥を特定した。
• 中性子イベントのタイミングとスペクトル的特性は、太陽の大気で生成された中性子の予想と一致しない。
• メッセンジャーの複数の機器とSTEREO-Aのデータは、中性子信号が太陽の大気起源ではなく、むしろ探査機関連のものであるという結論を支持している。