Холодные электроны в слабой газовой комете Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества

На протяжении всей миссии Rosetta в коме кометы 67P/Чурюмова-Герасименко измерялись холодные электроны (<1 эВ). Кометные электроны образуются при ~10 эВ в результате фотоионизации или в результате ионизационных столкновений электронным ударом. Группа холодных электронов образуется в результате охлаждения теплой группы за счет неупругих столкновений нейтральных электронов. Предполагая радиальный поток электронов наружу, электроны сталкиваются с нейтральной газовой комой под внешним электронным основанием, которая образуется над поверхностью кометы только в условиях близкого к перигелию и сильного газовыделения (с > 3 х 10²⁷с^-1). Однако холодные популяции были выявлены при низкой дегазации (с < 10²⁶с^-1), когда не ожидалось, что внутренняя кома будет травматичной. Мы изучали охлаждение электронов в слабо выделяющей газ комете, используя трехмерную модель столкновений электронов в комете. Пути электронов расширяются за счет захвата дипольным электрическим полем и вращения вокруг силовых линий магнитного поля. Это увеличивает вероятность того, что электроны будут иметь неупругие столкновения с комой и остынут. Мы показали, что массив холодных электронов может формироваться и поддерживаться в условиях слабой дегазации (с = 10²⁶с^-1), как только рассчитана трехмерная динамика электронов. Холодные электроны во внутренней коме образуются в результате столкновений нейтральных электронов и переносятся назад ЧАС × Б Дрейф: мы измерили эффективность улавливания при охлаждении электронов, траектории которых обычно в 100 раз длиннее, чем ожидалось для баллистического радиального потока. На основе столкновительного моделирования мы определяем оценку области, в которой может образоваться кластер холодных электронов, ограниченный внешним правилом электронного охлаждения. Эта оценка хорошо согласуется с измерениями холодных электронов, выполненными Консорциумом плазмы Розетта.