Electrones fríos en un cometa con débil emisión de gas | Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society

A lo largo de la misión Rosetta, se midieron electrones fríos (<1eV) en la coma del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Los electrones cometarios se producen a ~10eV mediante fotoionización o mediante colisiones de ionización por impacto de electrones. La población de electrones fríos se forma enfriando la población caliente mediante colisiones inelásticas de electrones neutros. Suponiendo un flujo radial de electrones, los electrones chocan con la coma de gas neutro debajo de la exobase de electrones, que solo se formó sobre la superficie del cometa en condiciones de alta emisión de gas cerca del perihelio (PAG > 3 × 10²⁷Es⁻¹). Sin embargo, la población fría se identificó con baja liberación de gases (PAG <10²⁶Es⁻¹), cuando no se esperaba que el coma interno fuera de colisión. Examinamos el enfriamiento de electrones en un cometa con emisión de gas débil utilizando un modelo de colisión 3D de electrones en un cometa. Las trayectorias de los electrones se amplían al quedar atrapados en un campo eléctrico ambipolar y al girar alrededor de líneas del campo magnético. Esto aumenta la probabilidad de que los electrones sufran colisiones inelásticas con el coma y se enfríen. Demostramos que se puede formar y sostener una población de electrones fríos, en condiciones de desgasificación débiles (PAG = 10²⁶Es⁻¹), una vez que se tiene en cuenta la dinámica de electrones 3D. Los electrones fríos se producen en el coma interno a través de colisiones de electrones neutros y son transportados hacia atrás por un Y × B deriva Cuantificamos la eficiencia de la captura para impulsar el enfriamiento de electrones, con trayectorias típicamente 100 veces más largas de lo esperado del flujo radial balístico. Basándonos en simulaciones de colisiones, definimos una estimación para una región donde se puede formar una población de electrones fríos, limitada por una exobase de enfriamiento de electrones. Esta estimación concuerda bien con las mediciones de electrones fríos del Rosetta Plasma Consortium.