< Terug naar vorige pagina

Project

Heliosferische deeltjesfluxkarakterisering met behulp van in situ waarnemingen

Het belangrijkste doel van dit voorstel is om de evolutie van het spectrum van elektronen- en protonfluxen tijdens zonne-energetische deeltjesgebeurtenissen op verschillende zonneafstanden te begrijpen met behulp van simulaties die zijn geïnitialiseerd door waarnemingsgegevens, en om een algemene wiskundige formulering af te leiden van de kenmerken van het transport van de deeltjes voor verschillende energieën, en om de resulterende vergelijking op te lossen met behulp van Physics Informed Neural Network (PINN). De PSP en SolO meten momenteel deeltjesfluxen in verschillende delen van de interplanetaire ruimte met hoge temporele cadensen en energieresoluties. Traditionele analysemethoden op basis van menselijke inspectie volstaan niet meer. Er zijn te veel gegevens voor een menselijke geest om alle correlaties en patronen in de gegevens te analyseren en te extraheren. PSP en SolO bieden in situ deeltjesfluxen, evenals turbulentiespectra en deeltjessnelheidsverdelingsfunctie (VDF). De deeltjesstroom kan worden bestudeerd met behulp van de energetische deeltjesmetingen van het Energetic Particle Detector (EPD) Supra Thermal Electron and Proton (STEP) instrument, Electron Proton Telescope (EPT) en High Energetic Telescope (HET) aan boord van SolO voor elektronen in het bereik van enkele keV tot enkele MeV en ionen van enkele keV tot boven de 100 MeV/nucleon, en van de Integrated Science Investigation of the Sun (ISIS) Energetic Particle Instruments (EPI), die de lage (EPI-Lo) en hoge (EPI-Hi) delen van de energetische deeltjesverdeling aan boord van Parker Solar Probe. De kenmerken van turbulentie kunnen worden bestudeerd met behulp van de fluctuaties van het magnetische veld en de elektrostatische velden, gemeten door het FIELDS-instrument van PSP, en door de magnetometers in het MAG-instrument van SolO. De bulkeigenschappen van het plasma (temperatuur, dichtheid, druk, bulksnelheid, enz.) worden geëxtraheerd door de verwerking van de VDF geproduceerd door de SWEAP-instrumenten (Solar Wind Electrons Alphas and Protons) in PSP, en door de SWA (Solar Wind Plasma Analyser) sensoren in SolO. Gegevens van niveau 3 (verwerkt, gekalibreerd, gevalideerd en geprojecteerd) voor de PSP-missie zijn gratis beschikbaar op de PSP Science Gateway (sppgway.jhuapl.edu). Niveau 2-gegevens (gekalibreerde, fysieke eenheden) voor de SolO-missie zijn vrij beschikbaar in het Solar Orbiter Archive (soar.esac.esa.int). Deze gegevens kunnen worden verzameld via de web-API, maar ook met behulp van Python-lezers uit de PySPEDAS- en de SunPy-pakketten. Tijdens het Horizon 2020-project AIDA hebben we ook tools ontwikkeld voor de analyse van VDF's (zie onze tutorials in deze link). Daarnaast maken we deel uit van de Solar Wind Origins and Connection Science (SWOCS) werkgroep van de SolO missie. Dit project zal ook de toepasbaarheid van deze tools op SEP-analyse verifiëren. Het hoofddoel van dit project is het karakteriseren van deeltjesfluxtransport in de heliosfeer met behulp van in situ waarnemingen. Dit doel zal worden bereikt door de analyse van gegevens van de Parker Solar Probe (PSP) en Solar Orbiter (SolO) missie met behulp van drie machine learning-technieken: classificatie zonder toezicht, gecontroleerde Physics-Informed Neural Networks (PINN) en schaarse regressie (SR).

Datum:18 jan 2024 →  Heden
Trefwoorden:Particle flux
Disciplines:Astronomie en astrofysica
Project type:PhD project