[論文レビュー] Heliosheath Synchrotron Radiation As A Possible Source For The Arcade 2 CMB Distortions

H. N. Sharpe|ArXiv.org|Feb 2, 2009

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 7被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、太陽のハリオシーストで相対論的電子が発生させるシンクロtron放射が、ARCADE 2実験で検出された異常マイクロ波放射を説明できる可能性を提案している。スペクトル指数+2のパワーロー スペクトルを用いると、約1 AUの厚さの光学的に薄いプラズマシェルが観測された1 Kの輝度温度歪みを生成できることを示しており、これはハリオスフィアック磁場とダブルレイヤーが電子のエネルギー源である可能性を示唆している。

ABSTRACT

This brief note speculates that the recently reported residual CMB signal [Seiffert et al 2009] may originate within the Sun's heliosheath. A temperature spectrum function is derived that has the same power law form as the fitted function in Seiffert et al. In particular a spectral index of +2 is implied. An optically thin radiating shell of thickness ~1AU could match the required 1K deg power law amplitude. A possible mechanism for the heliosheath magnetic fields is discussed based on Alfven's heliospheric current model with embedded double layers as the energy source for the relativistic electrons.

研究の動機と目的

• ARCADE 2が検出した異常マイクロ波信号が、既知の天体物理学的源からの予測を上回ることの原因を調査すること。
• 太陽系のハリオシースト領域が、観測されたスペクトル形状と一致するマイクロ波放射源を有している可能性を検討すること。
• ハリオシーストにおける相対論的電子からのシンクロtron放射をモデル化し、ARCADE 2のデータと整合するかを評価すること。
• ハリオスフィアック磁場とダブルレイヤーが、相対論的電子を加速するエネルギー源として現実的に可能かどうかを検討すること。
• Seiffertら（2009年）が報告したパワーロー フィットに一致する温度スペクトル関数を導出すること。

提案手法

• ARCADE 2のデータに一致するパワーロー形式の温度スペクトル関数を、ハリオシーストにおけるシンクロtron放射に対して導出する。
• 放射領域を約1 AUの厚さの光学的に薄い放射シェルと仮定してモデル化する。
• 観測された1 Kの輝度温度歪みの振幅に一致させるために、スペクトル指数+2を用いる。
• アルフェンのハリオスフィアック電流シートモデルを用いて、ハリオシースト内の磁場構造を説明する。
• 埋め込まれたダブルレイヤーを、相対論的電子を加速するメカニズムとして提案する。
• 導出されたスペクトルをSeiffert ら（2009年）のフィット関数と比較し、整合性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ハリオシーストにおけるシンクロtron放射は、ARCADE 2が観測した過剰なマイクロ波放射を説明できるか？
• RQ2 1 Kの輝度温度歪みを再現するには、どのスペクトル指数と放射形状が必要か？
• RQ3 検出可能なシンクロtron放射を生成できる相対論的電子を生成する現実的なメカニズムは、ハリオシーストに存在するか？
• RQ4 埋め込まれたダブルレイヤーを含むハリオスフィアック電流シートモデルは、電子加速に必要な磁場配置を説明できるか？
• RQ5 ハリオシーストからの放射に由来する導出スペクトルは、ARCADE 2データで観測されたパワーロー形式と一致するか？

主な発見

• ハリオシーストにおけるシンクロtron放射の導出された温度スペクトル関数は、ARCADE 2データで観測されたパワーロー形式と一致する。
• モデルから導かれるスペクトル指数+2は、観測されたマイクロ波スペクトルと整合的である。
• 厚さおよそ1 AUの光学的に薄い放射シェルが、必要な1 Kの輝度温度振幅を生成できることを示している。
• モデルは、アルフェンの電流シートモデルによって生成される可能性のあるハリオシースト磁場が、観測された放射を支える可能性を示唆している。
• ハリオシースト内に埋め込まれたダブルレイヤーが、シンクロtron放射を生成する相対論的電子のエネルギー源を提供する可能性がある。
• 提案されたメカニズムは、奇妙な物理を仮定せず、ARCADE 2の異常を説明する現実的な天体物理学的解釈を提供する。