Interstellar Neutral He Parameters from Crossing Parameter Tubes with the Interstellar Mapping and Acceleration Probe Informed by 10 yr of Interstellar Boundary Explorer Observations
N. A. Schwadron, E. Möbius, D. J. McComas, J. Bower, E. C. Bower, M. Bzowski, S. A. Fuselier, D. Heirtzler, M. A. Kubiak, M. A. Lee, F. Rahmanifard, J. M. Sokół, P. Swaczyna, R. M. Winslow
Abstract
Abstract The Sun's motion through the interstellar medium leads to an interstellar neutral (ISN) wind through the heliosphere. Several ISN species, including He, moderately depleted by ionization are observed with pickup ions and directly imaged. Since 2009, analyzed Interstellar Boundary Explorer (IBEX) observations returned a precise 4D parameter tube associated with the bulk velocity vector and the temperature of ISN flow distribution. This 4D parameter tube is typically expressed in terms of the ISN speed, the inflow latitudinal direction, and the temperature as a function of the inflow longitudinal direction and the local flow Mach number. We have used IBEX observations and those from other spacecraft to reduce statistical parameter uncertainties: <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>V</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>ISN</mml:mi> <mml:mo>∞</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>25.99</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.18</mml:mn> </mml:math> km s −1 , <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>λ</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>ISN</mml:mi> <mml:mo>∞</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>75</mml:mn> <mml:mo>.°</mml:mo> <mml:mn>28</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>.°</mml:mo> <mml:mn>13</mml:mn> </mml:math> , <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>β</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>ISN</mml:mi> <mml:mo>∞</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mi mathvariant="normal">−5</mml:mi> <mml:mo>.°</mml:mo> <mml:mn>200</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>.°</mml:mo> <mml:mn>075</mml:mn> </mml:math> , and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>T</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>ISN</mml:mi> <mml:mo>∞</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>7496</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>172</mml:mn> </mml:math> K. IBEX ISN viewing is restricted almost perpendicular to the Earth–Sun line, which limits observations in ecliptic longitude to ∼130° ± 30° and results in relatively small uncertainties across the IBEX parameter tube but large uncertainties along it. Operations over the last three years enabled the IBEX spin axis to drift to the maximum operational offset (7°) west of the Sun, helping to break the ISN parameter degeneracy by weakly crossing the IBEX parameter tubes: the range of possible inflow longitudes extends over the range <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>λ</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>ISN</mml:mi> <mml:mo>∞</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>75</mml:mn> <mml:mo>.°</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>28</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>2.21</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>2.27</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> and the corresponding range of other ISN parameters is <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>V</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>ISN</mml:mi> <mml:mo>∞</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>25.99</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1.76</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>1.86</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> km s −1 , <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>β</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>ISN</mml:mi> <mml:mo>∞</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mi mathvariant="normal">−5</mml:mi> <mml:mo>.°</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>200</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.085</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.093</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> , and <mml:math