Хотя наша Солнечная система пронизывает межзвездную среду Млечного Пути со скоростью десятков тысяч километров в час, мы почти не замечаем этого, поскольку магнитное поле Солнца окружает нас как защитный пузырь, удерживающий все заряженные высокоэнергетические частицы. Только два космических зонда Voyager достигли внешнего края этой гелиосферы. Их данные предоставляют первую информацию о том, на что похожа ее межзвездная среда.
Нейтральный водород и «захватывающие ионы»
Но есть еще один способ получить информацию о составе нашей локальной межзвездной среды. Магнитное поле нашего светила отклоняет заряженные частицы, но пропускает нейтральные атомы водорода - а они составляют более половины гелиосферы. По количеству летящих в нее атомов водорода астрофизики могут сделать вывод о нашем космическом «внешнем мире».
Межзвездная среда окружает магнитный пузырь Солнечной системы Фото: © НАСА / GSFC
Однако есть одна загвоздка: поступающие извне атомы водорода недолго остаются электрически нейтральными. Они относительно быстро ионизируются солнечным ветром и светом. И все-таки их можно обнаружить.
«Они потеряли электрон, но мы знаем, что они попали к нам в виде нейтральных атомов, и можем наблюдать эти ‚захватывающие ионы‘ (Pickup-Ionen)».
Павел Свачина (Принстонский университет)
Первое измерение на внешней границе гелиосферы
Проблема, однако, в том, что зонды Voyager не имеют на борту подходящих измерительных устройств. Вот почему эти захваченные ионы были измерены космическим зондом Ulysses только на уровне орбиты Юпитера. Однако так далеко от внешней границы гелиосферы можно обнаружить лишь небольшую часть этих частиц водорода.
«Захваченные ионы внутренней гелиосферы уже прошли миллиарды километров фильтрации.
Соавтор работы Эрик Кристиан (НАСА, Центр космических полетов)
Но теперь New Horizons впервые поставляет данные измерений из внешней Солнечной системы - пояса Койпера. Там, за Плутоном, космический зонд измерил инструментом SWAP, предназначенным для солнечного ветра, плотность более энергичных ионов. На основе этих данных исследователи определили, сколько нейтрального водорода должно присутствовать в локальной межзвездной среде.
Нейтрального водорода на 40 % больше, чем ожидалось
Плотность нейтрального водорода на внешней границе гелиосферы составляет 0,127 атома на кубический сантиметр, что примерно на 40 % больше, чем предполагалось ранее. Такая плотность соответствуют примерно 120 атомам в одном литре, тогда как, по измерениям Ulysses, - приблизительно 85 атомам.
Однако новые результаты подтверждаются данными космического зонда «Вояджер-2» от 2001 года. В то время исследователи пытались определить количество межзвездных частиц, попадающих в гелиосферу, используя другой метод. Они проверили, насколько сильно «встречный ветер» этого притока водорода замедляет солнечный ветер, и получили значения плотности, которые очень похожи на значения плотности New Horizons с его прямым измерением.
Загадка миссии IBEX разрешена
Эта полоса высокоэнергетических нейтральных атомов, обнаруженная зондом IBEX, была до сих пор загадкой Фото: © НАСА / IBEX
Скорректированная плотность межзвездной среды не только дает лучшее представление о том, на что похожи наши космические окрестности, но и устраняет расхождения между теоретическими моделями и наблюдениями.
«Повышение плотности на 40 % процентов абсолютно необходимо, потому что это не только показывает, что наше Солнце встроено в более плотную часть межзвездного пространства, но и объясняет значительные ошибки в наших симуляциях».
Дэвид МакКомас (Принстонский университет)
Одним из примеров этого является миссия IBEX. Этот спутник НАСА впервые нанес на карту высокоэнергетические частицы в пограничной области нашей Солнечной системы в 2009 году и при этом обнаружил удивительную полосу с особенно высокой плотностью.
«Эта структура имеет миллиарды километров в ширину и десять миллиардов километров в длину - и никто не знал, что она существует»
Эрик Кристиан
В то время ни одна из моделей не могла объяснить это явление, потому что они основывались на старых значениях плотности. Но теперь астрофизики впервые могут согласовать модели и астрономические наблюдения.
Источник:
Комментариев нет:
Отправить комментарий