Emissione di microonde polarizzate da particelle spaziali nell'atmosfera superiore della Terra

I parametri 𝐼 e 𝑄 Stokes dei grani di silicato misurati a 220 GHz al polo sud magnetico (in alto) e all’equatore (in basso) sono allineati rispetto al campo di radiazione solare (𝑘-allineato). Notiamo che le mappe a due valori di 𝛼 riproducono i modelli spuri visti nelle mappe di temperatura nella Figura 6, essendo quelle in 𝛼 = −2.0 dovute a maggiore opacità ed effetti di confine, e i modelli di strike visibili in 𝛼 = − 3.5 mappe solo a causa delle fluttuazioni statistiche nella generazione spaziale dei fasci di fotoni, con conseguenti variazioni spaziali trascurabili nelle magnitudini 𝐼 e 𝑄. Le mappe del polo sud magnetico sono identiche alle mappe dell’equatore, poiché entrambe le configurazioni sono uguali. I valori negativi di 𝑄 sono causati dalla polarizzazione lineare lungo l’asse 𝑌 dell’immagine. — Ph.EP astronomico

Ogni anno tonnellate di particelle spaziali entrano nell’atmosfera terrestre e vengono rilevate quando producono palle di fuoco o sciami meteorici o quando entrano in collisione con la superficie terrestre.

È possibile tentare di rilevare le particelle negli acquazzoni dallo spazio anche utilizzando i satelliti in orbita terrestre bassa. La misurazione della polarizzazione fornirebbe informazioni aggiuntive fondamentali sui meccanismi di allineamento prevalenti e sulle proprietà delle famiglie di meteoriti. In questo articolo valutiamo il segnale atteso per aiutare a progettare sonde spaziali per questo scopo.

Abbiamo utilizzato il codice RADMC-3D per simulare l’emissione di microonde polarizzate di particelle di polvere allineate con diverse composizioni: silicati, carbonati e ferro. Abbiamo ipotizzato una distribuzione della densità delle particelle spazialmente costante di 0,22 cm, sulla base delle misurazioni della densità delle particelle effettuate durante gli sciami meteorici.

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Per le simulazioni sono state considerate quattro diverse distribuzioni granulometriche con indici di capacità compresi tra −3,5 e −2,0 e particelle di polvere con raggi compresi tra 0,01 μm e 1 cm. Silicati e carbonati allineano il loro asse minore con la direzione del campo di radiazione solare; Durante il viaggio nell’atmosfera terrestre, i granelli di ferro si muovono con il campo magnetico terrestre a seconda della loro dimensione.

La direzione dell’allineamento si riflette nel parametro Q-Stokes e nel cambiamento di polarizzazione lungo l’orbita. La polarizzazione dipende dalla composizione e dalla distribuzione granulometrica. Le simulazioni mostrano che alcune specifiche popolazioni di particelle possono essere rilevabili anche con una piccola sonda dotata di rilevatori a microonde ad alta sensibilità che operano in orbita terrestre bassa.

Jennifer Lopez-Vigobueno, Leri Beitia-Antero, Anna I. Gomez de Castro

Argomenti: Astrofisica terrestre e planetaria (astro-ph.EP); Strumenti e Metodi Astrofisici (astro-ph.IM); Fisica spaziale (fisica.spazio-ph)
Citare come: arXiv:2310.08941 [astro-ph.EP](Oppure arXiv:2310.08941v1 [astro-ph.EP] per questa versione)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2310.08941
Concentrati per saperne di più
ID digitale rilevante:
https://doi.org/10.1093/mnras/stad2748
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Data di presentazione
Scritto da: Jennifer Lopez-Vigobueno
[v1] Venerdì 13 ottobre 2023, 08:14:49 UTC (6.304 KB)
https://arxiv.org/abs/2310.08941
Astrobiologia