[論文レビュー] Three years of Ulysses dust data: 1993 to 1995

Harald Krüger, E. Grün+19 more|arXiv (Cornell University)|Sep 10, 1998

Astro and Planetary Science参考文献 29被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、1993年から1995年にかけてのユリシーズ探査機の宇宙ダスト検出器が検出した509件のダスト粒子衝突を、1.3 AUから5.4 AUの太陽系距離および最大79°の傾きを含む範囲で包括的に分析している。約0.4件/日の安定したインターミシスティックダストフラックスが確認され、エクリプティクス面付近のマイクロメーター級粒子と高緯度におけるサブマイクロメーター級粒子からなる2つの異なる惑星間ダスト集団が特定され、理論的モデルとの良好な一致によりインターミシスティックダストフラックスの妥当性が裏付けられている。

ABSTRACT

The Ulysses spacecraft is orbiting the Sun on a highly inclined ellipse ($i = 79^{\circ}$). After its Jupiter flyby in 1992 at a heliocentric distance of 5.4 AU, the spacecraft reapproached the inner solar system, flew over the Sun's south polar region in September 1994, crossed the ecliptic plane at a distance of 1.3 AU in March 1995, and flew over the Sun's north polar region in July 1995. We report on dust impact data obtained with the dust detector onboard Ulysses between January 1993 and December 1995. We publish and analyse the complete data set of 509 recorded impacts of dust particles with masses between $10^{-16}$ g to $10^{-7}$ g. Together with 968 dust impacts from launch until the end of 1992 published earlier (Grün et al., 1995, {\em Planet. Space Sci}, Vol. 43, p. 971-999), information about 1477 particles detected with the Ulysses sensor between October 1990 and December 1995 is now available. The impact rate measured between 1993 and 1995 stayed relatively constant at about 0.4 impacts per day and varied by less than a factor of ten. Most of the impacts recorded outside about 3.5 AU are compatible with particles of interstellar origin. Two populations of interplanetary particles have been recognised: big micrometer-sized particles close to the ecliptic plane and small sub-micrometer-sized particles at high ecliptic latitudes. The observed impact rate is compared with a model for the flux of interstellar dust particles which gives relatively good agreement with the observed impact rate. No change in the instrument's noise characteristics or degradation of the channeltron could be revealed during the three-year period.

研究の動機と目的

• 1993年1月から1995年12月までにユリシーズ探査機のダスト検出器が収集したダスト衝突データの完全な分析。
• 太陽系内における惑星間ダストおよびインターミシスティックダスト粒子の空間的・時間的分布の特定。
• 3年間にわたる検出器の性能の一貫性の評価。機器の劣化やノイズの変化の可能性を除外する。
• 観測されたダスト衝突率とインターミシスティックダストフラックスの理論的モデルとの比較。

提案手法

• ユリシーズ探査機のダスト検出器が、10⁻¹⁶ gから10⁻⁷ gの質量を有するダスト粒子の衝突を、高い傾斜を持つ太陽軌道上での観測中に記録した。
• 1993–1995年の509件の衝突データに加え、1990–1992年の968件の初期衝突データを統合し、合計1477件の検出を取得した。
• 太陽系距離およびエクリプティクス緯度を関数として衝突率を分析し、惑星間ダストとインターミシスティックダスト集団を区別した。
• インターミシスティックダストフラックスのモデルを適用し、観測された衝突率と照合することで、インターミシスティックダストの検出を検証した。
• ノイズ特性とチャンネルトロンの劣化の時間的変化をモニタリングすることで、機器の安定性を評価した。
• 出版水準のフォーマットと解析を実現するため、データ処理に回転パッケージおよびLaTeX 2eを使用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1993年から1995年の間にユリシーズが検出したダスト粒子衝突の時間的・空間的分布はどのようなものか？
• RQ2 観測されたダスト衝突はインターミシスティックダストフラックスと整合的であるか。太陽系距離およびエクリプティクス緯度に応じてどのように変化するか？
• RQ3 観測された衝突率は、既存のインターミシスティックダストフラックス理論的モデルで説明可能か？
• RQ4 粒子のサイズと分布から示唆されるように、2つの異なる惑星間ダスト集団が存在するか？
• RQ5 3年間の観測期間中にダスト検出器の性能に著しい劣化や変化が生じたか？

主な発見

• 1993年から1995年の間、ダスト衝突率は約0.4件/日でほぼ一定であり、変動は10倍未満にとどまった。
• 3.5 AUを超える太陽系距離で記録された大部分のダスト衝突は、インターミシスティックダスト粒子と整合的である。
• 2つの異なる惑星間ダスト集団が特定された：エクリプティクス面付近に存在するマイクロメーター級の大きな粒子と、高緯度に存在するサブマイクロメーター級の小さな粒子。
• 観測されたインターミシスティックダストの衝突率は、理論的インターミシスティックダストフラックスモデルと良好に一致している。
• 3年間にわたる期間で、機器のノイズやチャンネルトロンの劣化に顕著な変化は検出されなかった。
• 1990–1995年の1477件のダスト衝突データを統合したデータセットは、太陽系内ダストの力学的性質および起源を研究するにあたり、堅固な統計的根拠を提供している。