[论文解读] 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 12

一句话总结

本文挑战了关于水星附近检测到的0.5–8 MeV中子为太阳起源的说法，认为这些中子更可能源于高能质子与信使号探测器本身相互作用所产生的次级中子。这些高能质子是在探测器30分钟前经过激波加速的。作者利用信使号和STEREO-A的多仪器数据表明，观测到的瞬态现象与太阳大气离子相互作用不符，反而指向探测器自身引发的起源。

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.

研究动机与目标

• 挑战Lawr14提出的结论，即水星附近的0.5–8 MeV中子源自太阳大气离子相互作用。
• 识别Lawr14在将中子瞬态归因于太阳过程时所采用的方法论和推理中的关键缺陷。
• 基于信使号探测器本身的原位粒子相互作用，提出一种替代解释。
• 证明观测到的中子瞬态更符合由激波加速的质子撞击探测器所产生的次级中子。

提出的方法

• 分析信使号任务的中子谱仪数据，以识别2011年6月4日15:45 UT左右0.5–8 MeV瞬态事件的时间和能量特征。
• 与信使号的伽马射线谱仪、X射线谱仪及高能粒子谱仪的数据交叉比对，以评估粒子环境和时间序列。
• 与STEREO-A的粒子数据进行对比，以识别可能加速质子的先前激波通过。
• 对质子与探测器结构相互作用的建模，以评估次级中子产生的潜力。
• 评估激波通过与中子检测之间的时间序列，以支持因果关系。
• 基于能量和时间约束，评估太阳大气离子相互作用产生观测信号的物理合理性。

实验结果

研究问题

• RQ1 2011年6月4日信使号在水星附近探测到的0.5–8 MeV中子瞬态的真正起源是什么？
• RQ2 观测到的中子信号是否可由质子与探测器相互作用产生的次级中子解释，而非太阳大气过程？
• RQ3 有哪些证据支持激波在信使号探测器约30分钟前通过，从而加速了导致中子产生的质子？
• RQ4 中子事件的时间和能量特征与太阳大气离子相互作用的预测相比如何？
• RQ5 原始分析中存在哪些缺陷，导致Lawr14得出中子源自太阳起源的结论？

主要发现

• 2011年6月4日15:45 UT检测到的0.5–8 MeV中子瞬态更可能源于高能质子与信使号探测器结构相互作用所产生的次级中子。
• 探测器约30分钟前经历激波通过，与能够产生观测到的中子通量的质子加速一致。
• 作者识别出原始研究在结论中将中子归因于太阳大气离子相互作用时存在显著的方法论和解释性缺陷。
• 中子事件的时间和光谱特征与太阳大气中产生的中子预期不符。
• 信使号多仪器数据及STEREO-A的数据支持结论：该中子信号并非源自太阳大气，而是与探测器相关。