Romfysikk ved UiB Ved Nikolai Østgaard

Transkript

1 Romfysikk ved UiB Ved Nikolai Østgaard SFF søknad ERC søknad Historikk betrakninger Oktober, 2012 UiB styre 1

2 Birkeland Center for Space Science How Earth is coupled to space PI: N. Østgaard (UiB) In Honor of Kristian Birkeland ( ) - Predicted field-aligned currents - Studied lightening in laboratory Oktober, 2012 UiB styre 2

3 Question 1: When and why is the aurora in the two hemispheres asymmetric? Our understanding of the auroral electrodynamics is almost solely based on northern hemisphere observations. This approach is based on the assumption that the southern hemisphere is a mirror image of the northern hemisphere. Observations have shown this is not always true. Methodology: Simultaneous measurements of electromagnetic parameters in northern and southern hemisphere. Data sources: SuperMAG, SuperDARN, Space borne imaging. Key people: Østgaard (PI), Oksavik (Co-I), Lorentzen, Gjerløv, Laundal, Håland, Snekvik, Tanskanen, Prof II Oktober, 2012 UiB styre Laundal and Ostgaard,

4 Question 2: How do we get beyond the large scale static picture of the ionosphere? Our understanding of the ionospheric electrodynamics is largely based on static large scale pictures. Observations have shown that the system is highly dynamic with structures covering all scale sizes. Methodology: Follow temporal variations (seconds-minutes) of parameters in the same position/volume. Data sources: Time derivatives of - FAC (satellites) - E-field (SuperDARN, EISCAT, satellites) - Conductivity (KHO, Space borne imaging) Iijima and Potemra, 1978 Key people: Gjerløv (PI), Lorentzen (Co-I), Sigernes, Baddeley, 2 researchers, Oksavik, 2 PhD Oktober, 2012 UiB styre 4

5 Question 3: What is the consequence of energetic particle precipitation in the middle atmosphere? We don t know how the chemistry of the middle atmosphere is responding to energetic particle precipitation and possible consequences for greenhouse gasses (NOx, O3, OH, H2O). Methodology: Compare measurements of particle precipitation with temperature and composition of the middle atmosphere (mesosphere). Data sources: Satellite, Space borne imaging, EISCAT, KHO Key people: Tyssøy (PI), Espy (Co-I) Orsilini, Dyrland, Sigernes, Hibbins, postdoc, Nyland, Oksavik, Stadsnes, Søraas Collaboration with Bjerknes Center for Climate Research Oktober, 2012 UiB styre 5

6 Question 4: What is the role of relativistic electrons and antimatter from thunderstorms in geospace? Terrestrial Gamma Flashes were discovered 20 years ago. They involve relativistic electrons and positrons. We do not know how frequent they are, at what altitude range they are produced and how much particles they eject into space? UIB design Methodology: - Use MC code and measurements to determine production altitude of TGFs - Use MC code and measurements to determine total photon, electron and positron production in each TGF Data sources: RHESSI, FERMI, ASIM (ISS), COBRAT (Balloon), Aircraft Key people: Østgaard (PI), Carlsen (Co-I), Gjesteland, Hansen, Collier, Stadsnes Oktober, 2012 UiB styre ASIM on ISS 6

7 Why us? UB: - Østgaard (60 papers, 29 invited) - Oksavik (45 papers, 2 invited) - Gjerløv (40 papers, 17 invited) Winning proposals (last 5 years): - Østgaard (50 M NOK) - Oksavik (7 M NOK) - Gjerløv (14 M NOK) Project management - ASIM, IPY, Cluster - SPEAR, SIOS GAP-WG1 - SuperMAG Student production 5 years: - >20 Master students - 8 PhD students Instrumentation: - >30 years heritage - Microelectronics - Radiation Detectors and imaging Public outreach: - Space Suitcase - Journalist conference - Numerous media exposures Ranked by lnternational Evaluation Panel as the strongest space physics group in Norway Oktober, 2012 UiB styre 7

8 Organization Center location: IFT-UiB Partners from: UNIS, NILU, NTNU Programmatic Link Nordområde strategi ( Nye byggesteiner I nord, 2009) Svalbard white paper (St.Meld. Nr 22, 2009) Forskningmeldingen ( Klima for forskning, St.Meld. Nr 30, 2009) SIOS and EISCAT-3D on the ESFRI roadmap. ESA ELIPS-3, Cosmic Vision Birkeland Center for Space Science: Science questions of fundamental importance. Significant advance of science objectives is virtually guaranteed. Oktober, 2012 UiB styre 8

9 ERC: The Most Energetic Photon Phenomenon on Earth MEPPA ASIM COBRAT - Flykampanje ASIM: Atmosphere Space Interaction Monitor September Signert kontrakt Fra ESA/ELIPS-3 program: 19 MEUR Danmark, Norge, Spania, Italia og Polen UIB s andel: ~3 MEUR Total UiB ESA/NFR/UIB: ~40 MNOK Hvorfor? Oktober, 2012 UiB styre 9

10 Lyn skaper fenomener vi ikke visste om!! Alver Røde ånder Blå jetter Jordiske gammaglimt C. T. R.Wilson Nobelprisen i fysikk 1927 The electric field of a thundercloud and some of its effects 1925: Oktober, 2012 UiB styre Noe må skje over tordenskyene! 10

11 Jordiske gammaglimt ble oppdaget i 1992 BATSE BATSE Compton Gamma Ray Observatory Siden da: RHESSI AGILE FERMI Ingen var bygget for å observere jordiske gammaglimt Men det er ASIM - Typisk: < 1 ms - Fotoner over 40 MeV - produsert < 20 km RHESSI Oktober, 2012 UiB styre 11

12 Gamma, hva er det? Oktober, 2012 UiB styre 12

13 2010: Positroner og relativistiske elektroner Relativistiske partikler til strålingsbelte En u-utforsket kilde av partikler fra jorda til rommet Oktober, 2012 UiB styre 13

14 Hvor vanlige er jordiske gamma glimt? Ny analyse UiB viser dobbelt så mange i RHESSI dataset (Gjesteland et al, 2012) BATSE: 78 TGF på 9 år Er dette bare toppen av isfjellet? RHESSI: 820 TGF på 6 år ASIM har 10 ganger følsomhet! Oktober, 2012 UiB styre 14

15 Hva om alle lyn produserer gamma glimt 45 lyn pr sekund ELLER 4 millioner pr dag Er jordiske gamma glimt like vanlig? (Østgaard et al., 2012) Oktober, 2012 UiB styre 15

16 ASIM på Columbus, romstasjonen ASIM Oktober, 2012 UiB styre 16

17 ASIM instrumenter MXGS: Røntgen og gamma: 15keV 40 MeV Avbildning av jordiske gammaglimt MMIA: 3 fotometer 2 kamera Lyn, røde ånder, alver og blå jetter ASIM første som avbilder lyn og gamma glimt samtidig med relevant tidsoppløsning ~1 μs 70cm x 70cm x 40cm 140 kg Og med følsomhet 10 ganger bedre enn tidligere instrumenter Oktober, 2012 UiB styre 17

18 UIB bygger MXGS detektor og elektronikk Samarbeid med: Gamma Medica Ideas Prototech : Fase B : Fase C Passert PDR (Paylolad Design Review) Oppskyting: 2015 Oktober, 2012 UiB styre 18

19 ASIM s hovedoppgaver forstå kopling gammaglimt lyn hvor vanlige er de? hvor viktige er de? COBRAT: Ballong kampanje ¼ av ASIM over sentral Amerika Flykampanje: modifisert røntgen detektor rett over torden systemer Oktober, 2012 UiB styre 19

20 Romfysikk ved UiB Betraktninger: Historikk: 2001: Romfysikk UiB foreslått nedlagt 2004: Nytt vedtak: ansett ny professor jeg fikk jobben Gruppen bestod av 5, hvorav 4 ville gå av med pensjon innen 5 år : - Satset på tre områder: - Konjugerte nordlysfenomener min tid på UC Berkeley - ASIM, et nytt prosjekt om gamma glimt, røntgen instrument UiB lang erfaring også min phd - Cluster store norske investeringer krevde vitenskapelige resultater : Redaktør for Geophysical Research Letter Oktober, 2012 UiB styre 20

21 Historikk fortsatt: 2009: Storkontrakt med ESA for ASIM, 3 MEUR Utfordrende med liten ingeniør kapasitet : Fysikk evaluering full uttelling romfysikkgruppen har en ansatt! Men 10 Master studenter, 4 phd, 1 postdoc 2010: Instituttet satser: To nye ansettelser : ERC søknad tre ganger siste vellykket 2012: Finale om SFF intervju sist mandag Oktober, 2012 UiB styre 21