Rentgenová spektroskopie polární záře na Jupiteru

Bc. Kateřina Svačinková

Bachelor's thesis

X-ray spectroscopy of Jupiter's auroral emission

Abstract:

Jupiter má velmi rozsáhlou magnetosféru. Tato magnetosféra je také zdrojem plazmy, která na Jupiteru pohání silnou polární záři, vyzařující mnoho vlnových délek. Charge exchange je zodpovědný za polární záři v rentgenové oblasti. Vyskytuje se při srážkách urychlených energetických iontů s atomy v atmosféře. Původ těchto urychlených iontů je stále otevřenou otázkou. Našim cílem je zjistit, odkud pocházejí zrychlené ionty, zda je jejich zdroj v Jupiterově magnetosféře nebo ve slunečním větru. Představujeme spektrální analýzu čtyř spekter Jupiterovy polární záře, získaných pomocí XMM-Newtonu v únoru a březnu 2007. Zjistili jsme, že jedno ze spekter bylo nejlépe popsáno pomocí Iogenního S:O modelu, který předpokládá, že urychlené ionty pocházejí z Jupiterova měsíce Io. Model slunečního větru poskytl lepší fit pro další spektrum. Zbývající dvě spektra byly popsány shodně oběma modely. Brzdné záření (bremsstrahlung) je zodpovědné za spojitou část rentgenové emise polární záře. Charge exchange model s brzdným zářením zlepšil kvalitu fitu v jednom případě. Zjistili jsme, že jak sluneční vítr tak Iogenní proces by mohli přispívat k emisi CX spojené s rentgenovou polární září na Jupiteru.

Abstract:

Jupiter harbours a large magnetosphere. This magnetosphere is also a source of plasma, which powers the prominent multi-wavelength auroral emission that takes place on Jupiter. Charge exchange is responsible for aurorae in the X-ray wavelength. It occurs during the collisions of accelerated energetic ions with atoms in the atmosphere. The origin of these accelerated ions is still an open question. Our goal is to determine, where the accelerated ions come from, whether their source is in Jupiter's magnetosphere or in the solar wind. We perform a spectral analysis of four Jupiter's auroral spectra, obtained by XMM-Newton in February and March 2007. We find that one of the spectra was best described by the S:O Iogenic model, which assumes that the accelerated ions originate in Jupiter’s moon Io. The solar wind model showed the best fit for another spectrum. The remaining two spectra were described well by both models. Bremsstrahlung emission is responsible for the continuum part of the X-ray auroral emission. The charge exchange model with bremsstrahlung emission improved the quality of the fit in one case. We find that both the Iogenic and solar wind process could possibly contribute to the CX emission associated with the X-ray aurorae of Jupiter.

Keywords

Jupiter, rentgenová spektroskopie, polární záře, X-ray spectroscopy, aurora

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 8. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 8. 9. 2020
• Supervisor: doc. Mgr. Norbert Werner, Ph.D.
• Reader: Mgr. Filip Hroch, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Physics / Physics