Sommeruniversität KF Universität Graz. Planetare Radioastronomie. H.O. Rucker

Transkript

1 Sommeruniversität KF Universität Graz Planetare Radioastronomie H.O. Rucker Institut für Weltraumforschung Österreichische Akademie der Wissenschaften Institut für Geophysik, Astrophysik und Meteorologie KF Universität Graz

2 Der Mond Io (L = 6) über dem Großen Roten Fleck

3 Hubble Space Telescope

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5 Fundamentaleigenschaften der planetaren Radiostrahlung: Nichtthermische Radiostrahlung entsteht meist als Emission gyrierender Elektronen in hohen Breiten von Planeten mit einem Magnetfeld fce f = f ce 1 eb 2π m e

6 Gyrationsfrequenz fce = 1 eb 2π m e

7 Jupiter Io Interaction...leads to the most powerful non-thermal radio emission in our solar system : flux 10 at 1 AU 16 Wm 2 Hz 1 The Galilean satellite Io

8 Jupiter Decameter Radiation produced by Cyclotron Maser Emission eb fradio fcyclotron = 2πme emitted in emission cone

9 von Io abhängig von Io unabhängig

10 Jupiter Radiostrahlung: Cassini RPWS am 18. September 2000 Frequency (MHz) Io-B Decametric Radiation Hectometric Radiation Kilometric Radiation Narrowband Broadband Non-Io-A Decametric Radiation SCET R (R J ) Hierarchie Stürme db above background 4 Bögen L-Bursts S-Bursts 2 Sub S-Burst Strukturen 0 Source: D. A. Gurnett, W. S. Kurth University of Iowa

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12 Jupiter Radiostrahlung: Cassini RPWS am 18. September 2000 Frequency (MHz) Io-B Decametric Radiation Hectometric Radiation Kilometric Radiation Narrowband Broadband Non-Io-A Decametric Radiation SCET R (R J ) Hierarchie Stürme db above background 4 Bögen L-Bursts S-Bursts 2 Sub S-Burst Strukturen 0 Source: D. A. Gurnett, W. S. Kurth University of Iowa

13 Radiofenster für terrestrische Bodenbeobachtung max. f ce, Jupiter

14 Jupiter Radiostrahlung: Cassini RPWS am 18. September 2000 Frequency (MHz) Io-B Decametric Radiation Elektronen Von der 10. Erde fliegen aus von Io steht Richtung Io links von Jupiter, werden Jupiter und gespiegelt triggert und erzeugen Radiostrahlung Radiostrahlung Hectometric Radiation Kilometric Radiation Narrowband Broadband Non-Io-A Decametric Radiation Elektronenpopulationen im Io-Torus Radiostrahlung geben Teile aus ihrer dem Bewegungsenergie Io-Torus in Strahlungsenergie ab SCET R (R J ) db above background Elektronen Radiostrahlung bewegen von sich entlang Feldlinien polarer im nördlichen und Polaroval erzeugen Feldlinien Radiostrahlung Source: D. A. Gurnett, W. S. Kurth University of Iowa

15 Cassini rheometry model (scale 1:30)

16 Jupiter DAM Radiostrahlung

17 DAM Radio Bodenbeobachtungen 50 Kanal-Empfänger neue logarithmischperiodische Antennen auf Ost- und Westseite des Observatoriums Lustbühel

18 NANCAY Weltweit einzige Stationskette zur Beobachtung einer vollen Jupiterrotation GRAZ KHARKOV ca.0 ca. 15 östl.l. ca. 37 östl.l.

19 INTAS C2 Kampagne 2000

20 Zyklotron Maser Instabilität Magnetfeldlinie T Io =42 Stunden

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23 Bite out : Bestimmung der Uranus Rotationsperiode Manifestation der Hohlkegel - Emission planetarer Radiostrahlung

24 Uranus

25 Planetare Radiostrahlung bekannt bei Erde, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun (A)KR = kilometric rad. DAM = decameter rad. Jup. HOM = hektometer rad. Jup. KOM = kilometer rad. Jup. AKR DAM HOM KOM SKR UKR NKR

26 Sommeruniversität KF Universität Graz Theorie der Radiostrahlung H.O. Rucker Institut für Weltraumforschung Österreichische Akademie der Wissenschaften Institut für Geophysik, Astrophysik und Meteorologie KF Universität Graz

27 Resonanzbedingung Phasenlage zwischen Elektron und E-Vektor Realteil der Kreisfrequenz Γ = 1 2 v 2 ( 1 2 ) c Doppler-Effekt

28 Auroral Kilometric Radiation, AKR Teilchengeschwindigkeitsverteilung außerhalb der AKR Quellregion

29 Abweichungen von der Gleichverteilung für die nach oben gehende Elektronenpopulation Viking-Messungen (Louarn et al., JGR 95, 5983,1990)

30 Viking-Messungen (Louarn et al., JGR 95, 5983,1990)

31 Electron distribution function, S 3-3 satelite (Croley et al., JGR 83, 2701, 1978)

32 Zyklotron Maser Instabilität als Erzeugungs- und Wellenverstärkungsmechanismus (Wu and Lee, Astrophys. J., 230, 621, 1979) Teilchen in Bereichen der Geschwindigkeitsverteilung mit F v > 0 besitzen freie kinetische Energie Transformation in elektromagnetische Wellenenergie Resonanzbedingung unter Berücksichtigung des relativistisches Effektes Größter Verstärkungseffekt für R-X Mode

33 Terrestrial Radio Emission: AKR (Ergun et al., PRE V, 271, 2001)

34 Electron energy flux Total electron density Plasma Wave Tracker High-frequency electric field Low-frequency electric field Terrestrial Radio Emission: AKR (Ergun et al., PRE V, 271, 2001)

35 1 f cr = f ce Γ Elektronen-Energiefluss in Hufeisen-Verteilung Terrestrial Radio Emission: AKR (Ergun et al., PRE V, 271, 2001)

36 Elektronenverteilung innerhalb der AKR Quelle Elektronen mit E < 1 kev nicht berücksichtigt Loss-cone maser Shell maser Terrestrial Radio Emission: AKR (Ergun et al., PRE V, 271, 2001)

37 Neueste Beobachtungen innerhalb der AKR Quellregion mit dem Fast Auroral SnapshoT (FAST) Satelliten: (Carlson et al., 1998 und Referenzen) Emissionsverstärkung durch freie Energie in der shell electron distribution (Winglee and Pritchett, 1986; Ergun et al., 2001)