6.5K
Сразу после запуска в 2008 году космический аппарат NASA IBEX (Исследователь границ межзвездного пространства) обнаружил любопытную часть пространства: более тонкий и продолжительный поток частиц из всех ранее зафиксированных.
Происхождение ленточного потока было неизвестно, но само его существование открыло двери для наблюдения за тем, что лежит за пределами нашей Солнечной системы. Это похоже на то, как капли дождя на оконном стекле рассказывают вам о погоде за окном.Новое исследование использует данные IBEX для моделирования межзвездной границы, лежащей на самом краю гелиосферы, гигантского магнитного пузыря, окружающего нашу Солнечную систему. В статье, опубликованной 8 февраля 2016 года в The Astrophysical Journal Letters, точно определены сила и направление магнитного поля за пределами гелиосферы. Такая информация позволяет нам разглядеть природу магнитных сил, которые доминируют за пределами Галактики, и больше узнать про наш дом во Вселенной.
Научное исследование основывается на одной конкретной теории происхождения ленты, по которой поток частиц в ленте на самом деле является солнечным материалом, отраженным к нам после долгого путешествия к окраинам гелиосферы. Гелиосфера наполнена солнечный ветром, постоянным оттоком ионизированного газа, называемого плазмой. Когда частицы достигают края гелиосферы, их движение затрудняется.
«Теория гласит, что некоторые протоны солнечного ветра летят обратно к Солнцу как нейтральные атомы после сложной серии обмена зарядами. Так формируется лента. Моделирование на основе наблюдений IBEX позволяет определить этот процесс, занимающий от 3 до 6 лет», – сказал Эрик Зирштейн, ученый из Юго-Западного исследовательского института в Сан-Антонио (Техас), главный автор исследования.
За пределами гелиосферы лежит межзвездная среда с плазмой, отличающейся по скорости, плотности и температуре от солнечного ветра, а также нейтральные газы. Эти материалы взаимодействуют с краями гелиосферы, создавая гелиопаузу, которая и представляет собой окончательную границу между Солнцем и относительно плотной межзвездной средой.
Некоторые протоны солнечного ветра встречают на своем пути электроны, что делает их нейтральными и позволяет пересечь гелиопаузу. Однажды в межзвездной среде они теряют эти электроны. Если в нужное время и нужном месте эти частицы подберет другой электрон, они могут быть возвращены в гелиосферу, направлены обратно с Солнцу, и, пересекая орбиту Земли, захвачены детектором IBEX. Частицы несут в себе информацию о межзвездном магнитном поле, что дает нам беспрецедентное понимание особенностей этой области космоса.
Расчеты показывают, что наиболее энергичные частицы приходят из другой области пространства, чем менее энергичные. Это дает подсказку о том, как межзвездное магнитное поле взаимодействует с гелиосферой. Такие наблюдения были использованы для моделирования первопричин формирования ленты. Модель верно предсказала расположение ленты нейтральных частиц, а также рассчитала межзвездное магнитное поле, соответствующее замерам «Voyager 1», зафиксировала отклонение межзвездных нейтральных газов и далекий поляризованный свет звезд.
При этом раннее моделирование межзвездного магнитного поля оказалось не вполне точным. Оценка гелиосферы до IBEX основывалась в основном на расстояниях, на которых «Voyager 1» и «Voyager 2» пересекли гелиосферную ударную волну. «Voyager 1» пересек гелиосферную ударную волну на расстоянии 94 астрономических единиц от Солнца, а «Voyager 2» – на 84.
Но это различие может быть связано с влиянием солнечного цикла, который приводит к изменениям в силе солнечного ветра и меняет расстояние до гелиосферной ударной волны. «Теперь ученым в области гелиосферы приходится развивать модели, учитывая время и силу солнечного ветра», – заключил Эрик Зирштейн.«Новые результаты могут быть использованы для того, чтобы лучше понять, как наша космическая среда взаимодействует с межзвездной средой за пределами гелиопаузы. Это в свою очередь помогло бы нам объяснить загадку ленты, обнаруженной IBEX», – добавил Эрик Кристиан, ученый программы IBEX из Центра космических полетов Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, который не принимал участие в этом исследовании.