Граница гелиосферы впервые нанесена на трехмерную карту

Астрономы впервые нанесли на карту границу гелиосферы, что позволило ученым лучше понять, как взаимодействуют солнечный и межзвездный ветер.

Гелиосфера — это пузырь, созданный солнечным ветром, потоком протонов, электронов и альфа-частиц, который распространяется от Солнца в межзвездное пространство и защищает Землю от вредного межзвездного излучения.

Астрономы использовали данные спутника НАСА, вращающегося вокруг Земли — Interstellar Boundary Explorer (IBEX), который обнаруживает частицы, исходящие из гелиооболочки, пограничного слоя между Солнечной системой и межзвездным пространством.

Им удалось нанести на карту край этой зоны — регион, который называется гелиопауза. Здесь солнечный ветер, который устремляется в межзвездное пространство, сталкивается с межзвездным ветром, который устремляется к Солнцу.

Для этого измерения они использовали технику, аналогичную тому, как летучие мыши используют гидролокатор. «Подобно тому, как летучие мыши излучают импульсы сонара во всех направлениях и используют обратный сигнал для создания мысленной карты своего окружения, мы использовали солнечный ветер, который исходит во всех направлениях, для создания карты гелиосферы», — говорят исследователи.

Они сделали это, используя измерения энергичных нейтральных атомов (ENA), которые возникают в результате столкновений между частицами солнечного ветра и частицами межзвездного ветра. Интенсивность этого сигнала зависит от интенсивности солнечного ветра, ударяющего по гелиооболочке. Когда волна попадает в оболочку, счетчик ENA увеличивается, и IBEX может ее обнаружить.

«Сигнал солнечного ветра, посылаемый Солнцем, различается по силе, образуя уникальный узор», — пояснили астрономы. «IBEX увидит ту же картину в возвращающемся сигнале ENA через два-шесть лет, в зависимости от энергии ENA и направления, в котором IBEX смотрит через гелиосферу. Эта разница во времени — это то, как мы нашли расстояние до области источника ENA в конкретное направление».

Затем астрономы применили этот метод для построения трехмерной карты с использованием данных, собранных за полный солнечный цикл с 2009 по 2019 год.

Причина, по которой сигнал возвращается на IBEX так долго, заключается в огромных расстояниях. Расстояния в солнечной системе измеряются в астрономических единицах (а.е.), где 1 а.е. — это расстояние от Земли до Солнца — около 150 млн.км.

Карта показывает, что минимальное расстояние от Солнца до гелиопаузы составляет около 120 а.е. (18 млрд. км.) в направлении, обращенном к межзвездному ветру, а в противоположном направлении оно простирается по крайней мере на 350 а.е. (52,5 млрд. км.), что является пределом расстояния для метода зондирования.

Статья об исследовании была опубликована в Astrophysical Journal.