Похожа на круассан: NASA определили форму нашей Солнечной системы

Окружающий нашу Солнечную систему пузырь имеет странную форму.

Наша Солнечная система имеет такую форму

Все планеты нашей Солнечной системы заключены в магнитный пузырь, образованный в космосе постоянно истекающим из Солнца материалом — солнечным ветром. За пределами этого пузыря находится межзвездная среда — ионизированный газ и магнитное поле, которое заполняет пространство между звездными системами в нашей галактике. В течение многих лет ученые пытались ответить на вопрос о форме этого пузыря, который путешествует в пространстве, когда наше Солнце вращается вокруг центра нашей галактики. Традиционно ученые думали о гелиосфере как о форме кометы с закругленным передним краем, называемым носом, и длинным хвостом позади.

Ранее считалось, что пузырь похож на комету

Исследования, опубликованные в журнале Nature Astronomy, дают альтернативную форму, в которой отсутствует этот длинный хвост.  Обновленная модель предполагает, что форма гелиосферы может иметь форму круассана.

Форму гелиосферы трудно измерить изнутри. Ближайший край гелиосферы находится на расстоянии более десяти миллиардов километров от Земли. Только два космических корабля Voyager непосредственно измерили этот регион, оставив нам только две точки достоверных данных о форме гелиосферы.

Мы изучаем границу до межзвездного пространства захватывая и наблюдая частицы, летящие к Земле. Это включает в себя заряженные частицы, которые приходят из отдаленных частей галактики, называемых галактическими космическими лучами, наряду с теми, которые уже были в нашей Солнечной системе, движутся к гелиопаузе и возвращаются к Земле через сложную серию электромагнитных процессов. Они называются энергетически нейтральными атомами, и поскольку они создаются взаимодействием с межзвездной средой, они выступают в качестве полезного посредника для картирования края гелиосферы. Именно так миссия Исследователя межзвездных границ NASA, или IBEX, исследует гелиосферу, используя эти частицы в качестве своего рода радара, отслеживая границу нашей солнечной системы до межзвездного пространства.

Чтобы разобраться в этих сложных данных, ученые используют компьютерные модели, чтобы превратить эти данные в предсказание характеристик гелиосферы. Мерав Офер, ведущий автор нового исследования, возглавляет научный центр DRIVE в Бостонском университете, финансируемый NASA и NSF.

Эта последняя итерация модели Офера использует данные планетарных научных миссий NASA, чтобы охарактеризовать поведение материала в космосе, заполняющего пузырь гелиосферы, и получить новый взгляд на его границы. В миссии NASA Кассини был установлен инструмент, предназначенный для изучения частиц, захваченных магнитным полем Сатурна, а также наблюдений за частицами, отскакивающими обратно во внутреннюю часть Солнечной системы. Эти измерения аналогичны измерениям IBEX, но дают четкое представление о границе гелиосферы.

Кроме того, миссия NASA "Новые горизонты" обеспечила измерения улавливающих ионов, частиц, которые ионизируются в космосе и собираются и движутся вместе с солнечным ветром. Из-за своего различного происхождения от частиц солнечного ветра, исходящих от Солнца, поглощающие ионы намного горячее, чем другие частицы солнечного ветра — и именно от этого зависит работа Офера.

Наша гелиосфера блокирует многие космические лучи

Форма гелиосферы — это не просто вопрос академического любопытства: гелиосфера действует как щит Солнечной системы против остальной части галактики.

Энергетические события в других звездных системах, таких как сверхновая, могут ускорять частицы почти до скорости света. Эти частицы вылетают во все стороны, в том числе и в нашу Солнечную систему. Но гелиосфера действует как щит: она поглощает около трех четвертей этих чрезвычайно энергичных частиц, называемых галактическими космическими лучами, которые должны проникнуть в нашу систему.

Мы защищены на Земле магнитным полем и атмосферой нашей планеты, но астронавты в космосе или на других планетах уязвимы. И электроника, и человеческие клетки могут быть повреждены воздействием галактических космических лучей — а поскольку галактические космические лучи несут так много энергии, их трудно заблокировать способом, который практичен для космических путешествий, гелиосфера является главной защитой космических кораблей от галактических космических лучей, поэтому понимание ее формы и того, как это влияет на скорость галактических космических лучей, поражающих нашу солнечную систему, является ключевым фактором при планировании роботов и освоения человеком космоса.

Форма гелиосферы также является частью головоломки для поиска жизни в других мирах. Повреждающее излучение галактических космических лучей может сделать мир непригодным для жизни — судьба, которой удалось избежать нашей Солнечной системе из-за нашего прочного небесного щита. По мере того, как мы узнаем больше о том, как наша гелиосфера защищает нашу Солнечную систему — и как эта защита могла измениться за всю историю — мы можем искать другие звездные системы, которые могут иметь подобную защиту.

Какой бы ни была истинная форма гелиосферы, предстоящая миссия NASA станет благом для разгадки этих вопросов: зонд межзвездного картирования и ускорения, или IMAP.

IMAP, запуск которого запланирован на 2024 год, будет отображать частицы, возвращающиеся обратно на Землю из границ гелиосферы. IMAP будет основываться на методах и открытиях миссии IBEX, чтобы пролить новый свет на природу гелиосферы, межзвездного пространства и на то, как галактические космические лучи проникают в нашу систему.