АстрофизикаКосмонавтика

Спутник НАСА исследует пределы нашей Солнечной системы и обнаруживает странную рябь

Запущенный в 2008 году аппарат НАСА Interstellar Boundary Explorer вращается вокруг Земли, чтобы составить карту гелиопаузы - границы между нашей Солнечной системой и межзвездной средой. Данные с этого небольшого спутника свидетельствуют о том, что края нашей Солнечной системы являются местом странной ряби.

Млечный Путь является домом для более чем 100 миллиардов звезд. Наша Солнечная система заключена в "пузырь", называемый гелиосферой, который отделяет нас от остальной галактики и защищает от некоторых космических лучей. Этот защитный пузырь создается самим Солнцем, которое постоянно испускает поток заряженных частиц. Этот солнечный ветер распространяется далеко за пределы Нептуна и даже пояса Койпера, унося с собой часть солнечного магнитного поля.

Гелиосфера была открыта в конце 1950-х годов. Изучая ее, ученые все больше узнают о том, как она снижает радиационное воздействие на космонавтов и космические корабли и, в целом, как звезды могут влиять на соседние планеты. Оснащенный телескопами для наблюдения за внешним краем гелиосферы, аппарат Interstellar Boundary Explorer (IBEX) фиксирует и анализирует класс частиц под названием "энергичные нейтральные атомы" (или ENA), которые образуются там, где встречаются межзвездная среда и солнечный ветер - в зоне, называемой гелиопаузой.

Граница, исследованная с помощью атомных потоков

Все основные планеты нашей Солнечной системы расположены во внутреннем слое гелиосферы, где частицы солнечного ветра чрезвычайно быстры (скорость движения около миллиона километров в час). Внешняя граница этого центрального слоя называется "конечной ударной волной"; за этой границей частицы начинают замедляться из-за давления внешней межзвездной среды. Слой между терминальной ударной волной и гелиопаузой называется гелиооболочкой.

Спутник IBEX фиксирует ENA, которые образуются при столкновении солнечного ветра с межзвездным ветром; хотя большинство этих атомов затем катапультируются в глубокий космос, некоторые из них возвращаются обратно к центру Солнечной системы (и, таким образом, захватываются IBEX). После учета силы солнечного ветра эти частицы могут быть использованы для составления карты формы границы - своего рода космическая эхолокация.

Предыдущие карты гелиосферы были основаны на долговременных измерениях эволюции давления солнечного ветра и выбросов ENA. "Это требовало пространственного и временного усреднения, которое сглаживало мелкие или динамические особенности гелиосферы", — объясняют исследователи в журнале Nature Astronomy. Но в конце 2014 года динамическое давление солнечного ветра увеличилось примерно на 50% в течение шести месяцев, что вызвало зависящее от времени и направления увеличение потоков атомов.

Команда ученых под руководством астрофизика Эрика Зирнштейна из Принстонского университета использовала это событие для получения более детального снимка формы конечной ударной волны и гелиопаузы. Данные, собранные IBEX, выявили огромные пульсирующие структуры в масштабе десятков астрономических единиц.

Используя моделирование, команда обнаружила, что фронт давления достиг конечной ударной волны в 2015 году, посылая волну давления через гелиосферу. Когда она достигла гелиопаузы, эта волна отразилась назад к конечной ударной волне, а затем столкнулась с потоком заряженной плазмы, который следовал за фронтом давления. Это вызвало настоящую бурю ENA в гелиооболочке.

Иллюстрация реакции ENA во внутренней гелиосфере на увеличение давления глобального солнечного ветра, после 2014 года.

Измерения команды также показывают значительное изменение расстояния до гелиопаузы. Зонд "Вояджер-1" пересек гелиопаузу в 2012 году на расстоянии 122 астрономических единиц. В 2016 году команда измерила, что расстояние до гелиопаузы в направлении, которое пересекал "Вояджер-1", составляет около 131 АЕ, в то время как зонд находился в межзвездном пространстве. То же самое относится и к "Вояджеру-2": когда он пересек гелиопаузу в 2018 году, он находился на расстоянии 119 АЕ. Но измерения, проведенные в 2015 году в направлении "Вояджера-2", оценили расстояние до гелиопаузы примерно в 103 АЕ.

Эти результаты свидетельствуют о том, что форма гелиопаузы существенно меняется, но ученые пока не знают почему.

В 2025 году НАСА планирует запустить зонд IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe). Камеры ENA на этом космическом аппарате имеют более высокое разрешение и более чувствительны, чем камеры на IBEX. "Изображения IMAP смогут создавать полные карты неба каждые шесть месяцев и частичные карты неба каждые три месяца, что позволит нам количественно оценить изменчивость во внешней гелиосфере в два раза быстрее, чем IBEX", — говорят исследователи. По их словам, это должно помочь раскрыть некоторые тайны, которые до сих пор окружают этот странный пузырь, защищающий нашу планетарную систему из космоса.

Читайте все последние новости космонавтики на New-Science.ru
Читайте все последние новости астрофизики на New-Science.ru
Подпишитесь на нас: Вконтакте / Telegram / Дзен Новости
Back to top button