星际介质中性氦在日球层顶外弹性碰撞下的减速与加热
太阳与恒星天体物理
2021-05-11 v1 星系天体物理
空间物理
摘要
在靠近太阳处直接采样星际中性 (ISN) 原子使得研究日球层周围的极本地星际介质 (VLISM) 成为可能。迄今为止，ISN 氦原子的主要群体被假定反映日球层顶处原始的 VLISM 条件。因此，由星际边界探测器 (IBEX) 在 1 au 处观测到的原子被用于确定 VLISM 相对于太阳的温度与速度，而未考虑日球层顶外与其他物种的弹性碰撞。在此，我们评估了这些碰撞对主要 ISN 氦原子群体的影响。我们追踪氦原子轨迹，并记录它们在日球层顶前与减速等离子体及星际氢原子的碰撞。原子在外日鞘中通常碰撞数次，且仅约 1.5% 的原子完全未被散射。我们使用计算得到的微分截面随机选取这些碰撞中的散射角。我们估计，与原始 VLISM 相比，日球层顶处所得主要 ISN 氦原子减速约 0.45 km/s 并被加热约 1100 K。所得速度分布不对称，并在反日方向呈现延展尾部。在由 IBEX 观测推导的参数中计入这一变化后，得到原始 VLISM 中太阳的相对速度为 25.85 km/s、温度为 6400 K。最后，本文可作为与氦原子弹性碰撞的微分截面之源。
引用
@article{arxiv.2104.08345,
title = {Slowdown and Heating of Interstellar Neutral Helium by Elastic Collisions Beyond the Heliopause},
author = {P. Swaczyna and F. Rahmanifard and E. J. Zirnstein and D. J. McComas and J. Heerikhuisen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.08345},
year = {2021}
}
备注
15 pages, 5 figures, accepted for publication in ApJL