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K. Dialynas
Author with expertise in Formation and Evolution of the Solar System
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Synergies between interstellar dust and heliospheric science with an interstellar probe

Veerle Sterken et al.Jan 1, 2023
We discuss the synergies between heliospheric and dust science, the open science questions, the technological endeavors and programmatic aspects that are important to maintain or develop in the decade to come. In particular, we illustrate how we can use interstellar dust in the solar system as a tracer for the (dynamic) heliosphere properties, and emphasize the fairly unexplored, but potentially important science question of the role of cosmic dust in heliospheric and astrospheric physics. We show that an Interstellar Probe mission with a dedicated dust suite would bring unprecedented advances to interstellar dust research, and can also contribute-through measuring dust - to heliospheric science. This can, in particular, be done well if we work in synergy with other missions inside the solar system, thereby using multiple vantage points in space to measure the dust as it `rolls' into the heliosphere. Such synergies between missions inside the solar system and far out are crucial for disentangling the spatially and temporally varying dust flow. Finally, we highlight the relevant instrumentation and its suitability for contributing to finding answers to the research questions.
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Interstellar Neutral Hydrogen in the Heliosphere: New Horizons Observations in the Context of Models

P. Swaczyna et al.Jul 1, 2024
Abstract Interstellar neutral (ISN) hydrogen is the most abundant species in the outer heliosheath and the very local interstellar medium (VLISM). Charge-exchange collisions in the outer heliosheath result in filtration, reducing the ISN hydrogen density inside the heliosphere. Additionally, these atoms are intensively ionized close to the Sun, resulting in a substantial reduction of their density within a few astronomical units from the Sun. The products of this ionization—pickup ions (PUIs)—are detected by charged particle detectors. The Solar Wind Around Pluto instrument on New Horizons provides, for the first time, PUI observations from the distant heliosphere. We analyze the observations collected between 22 and 52 au from the Sun to find the ISN hydrogen density profile and compare the results with predictions from global heliosphere models. We conclude that the density profile derived from the observations is inconsistent with steady-state model predictions. This discrepancy is not explained by time variations close to the Sun and thus may be related to the temporal evolution of the outer boundaries or VLISM conditions. Furthermore, we show that the cold and hot models of ISN hydrogen distribution are not a good approximation closer to the termination shock. Therefore, we recommend a new fiduciary point based on the available New Horizons observations at 40 au from the Sun, at ecliptic direction (285.°62, 1.°94), where the ISN hydrogen density is 0.11 cm −3 . The continued operation of New Horizons should give better insight into the source of the discussed discrepancy.
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