Detailansicht
Characterising the South Atlantic Anomaly via cosmic ray mapping using CHEOPS
Luise Janett Pevestorff
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Astronomie
Betreuer*in
Franz Kerschbaum
Mitbetreuer*in
Roland Ottensamer
DOI
10.25365/thesis.78871
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-26931.40862.578792-8
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Weltraumteleskope sammeln kontinuierlich große Mengen astrophysikalischer Daten. Diese Missionen sind auf die Aufnahme spezifischer wissenschaftlicher Daten spezialisiert, es bleiben begleitende Datensätze oftmals ungenutzt. Der CHaracterizing ExOPlanet Satellite (CHEOPS) der ESA beobachtet Exoplaneten Transits um helle Sterne und ist aufgrund seiner erdnahen Umlaufbahn gelegentlich erhöhter kosmischer Strahlung ausgesetzt, die mit der bordeigenen Datenverarbeitung korrigiert wird. Diese Thesis nutzt in den Rohdaten auftretende Auswirkungen der kosmischen Strahlung, um Veränderungen der Ausdehnung und Lage der South Atlantic Anomaly (SAA), sowie den Polarlichtzonen zu untersuchen. Dafür wurde eine eigene Datenverarbeitungspipeline entwickelt, mit der die einfallende kosmische Strahlung in einem Zeitraum von 4.5 Jahren identifiziert werden kann. Die Pipeline umfasst Vorverarbeitungsschritte wie z.B. Bias-Korrektur, Derotation, Hintergrundkorrektur und Maskierung der sich im Bild befindlichen Sterne. Die Anzahl und Dichte der kosmischen Strahlen sowie der prozentuale Anteil von kosmischer Strahlung betroffener Pixel wurden berechnet und kartografiert. Auf Basis der kartografierten Daten erfolgte eine auf den äußeren Konturen der Anomalien, basierte Analyse, um zeitliche Veränderungen bestimmen zu können. Darüber hinaus wurde ein möglicher Zusammenhang zwischen der Dichte der kosmischen Strahlen und der Sonnenaktivität analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Ausdehnung der SAA und der Polarlichtzonen im Beobachtungszeitraum von 4,5 Jahren verkleinert. Diese unerwartete Beobachtung könnte mit der im selben Zeitraum stetig gestiegenen Sonnenaktivität in Verbindung stehen. Zudem wurden Lageveränderungen aller drei Regionen festgestellt: Beide Polarlichtzonen verlagerten sich in Richtung des Äquators, während sich die SAA entgegen früherer Langzeitstudien, die eine nordwestliche Drift berichten, in südöstlicher Richtung verschob. Eine positive Korrelation zwischen Sonnenaktivität und der durchschnittlichen Dichte der kosmischen Strahlung wurde ebenfalls beobachtet, insbesondere nach Phasen erhöhter geomagnetischer Aktivität.
Abstract
(Englisch)
Space-based observatories continuously collect vast amounts of astrophysical data. While these missions are optimised for specific scientific goals, ancillary data products are often underused. ESA’s CHaracterizing ExOPlanet Satellite (CHEOPS) observes transit light-curves of exoplanets around bright stars. Due to its position in Low Earth Orbit (LEO), the satellite is exposed to cosmic rays, which are corrected for in the onboard data processing pipeline. This thesis utilises the incidental cosmic ray hits that are present in the raw data to investigate temporal variations in size and location of the South Atlantic Anomaly (SAA) and the auroral zones. By developing a dedicated data processing pipeline, cosmic ray hits were identified in CHEOPS’ raw data spanning 4.5years of data acquisition. The pipeline includes preprocessing steps such as bias correction, derotation, background normalisation, and star masking. The number of cosmic rays, the density of cosmic rays as well as the percentage of pixels affected by cosmic rays were calculated across geospatial bins to construct maps of these properties. Subsequently, contour-based analysis was used to determine the boundaries of the regions and track changes over time. Furthermore, possible correlations between the density of cosmic rays and solar activity were investigated. The analysis reveals that both the SAA and auroral zones have decreased in size over the 4.5-year period. This unexpected finding may be linked to increasing solar activity over the 4.5 years of data. Moreover, all three regions exhibit location drifts: both auroral zones drift toward the equator, and the SAA moves southeast, in contrast to previous long-term studies that report a northwest drift. A positive correlation between solar activity and mean cosmic ray density was also observed, particularly following periods of heightened geomagnetic activity
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
CHEOPS Südatlantikanomalie kosmische Strahlung
Schlagwörter
(Englisch)
CHEOPS South Atlantic Anomaly Cosmic Rays
Autor*innen
Luise Janett Pevestorff
Haupttitel (Englisch)
Characterising the South Atlantic Anomaly via cosmic ray mapping using CHEOPS
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
xii, 96 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Franz Kerschbaum
Klassifikation
39 Astronomie > 39.12 Astronomische Instrumente
AC Nummer
AC17596756
Utheses ID
76743
Studienkennzahl
UA | 066 | 861 | |