Voyager показал неожиданное давление на краю Солнечной системы

Астрономы НАСА использовали данные зондов Voyager для измерения движения частиц, пульсирующих на самом краю нашей Солнечной системы, и обнаружили, что давление в отдаленных пограничных областях нашей звезды выше, чем они ожидали.

Возможно, есть целые популяции частиц, которые еще не были приняты во внимание. Или, может быть, там немного жарче, чем кто-либо мог предположить. Ученые имеют ряд возможных объяснений для изучения в будущих исследованиях.

Поскольку плазма в форме солнечного ветра исходит от нашего Солнца, она образует «пузырь», который мы называем гелиосферой. Первые 10 млрд километров скорость солнечного ветра составляет около миллиона километров в час. В четырнадцати миллиардах километров от звезды этот ветер тормозится из-за столкновения с межзвёздной средой, и заряженные частицы быстро замедляются до дозвуковых скоростей.

Край этого пузыря, называемый границой ударной волны, представляет собой зону, в которой плотность заряженных частиц падает, а магнитные поля ослабевают.

За этой границей находится тонкая оболочка, называемая гелиопаузой, вдоль которой уравновешивается давление солнечного ветра и межзвёздной среды. Однако точно узнать, как все это выглядит, задача не из легких. Мы можем сделать модели для оценки процессов, но ничто не сравнится с убедительными доказательствами.

К счастью, у исследователей есть два зонда, проходящих через эту часть Солнечной системы. Посмотрите на рисунок ниже, чтобы увидеть, как все это сочетается.

Voyager-1 находится сейчас на расстоянии около 20 миллиардов километров, фактически в необъятной пустоте, которую мы считаем межзвездным пространством. Его партнер, Voyager-2, не сильно отстал и находится прямо на пороге выхода из гелиосферы.

Ни один из зондов не имеет прямого способа рассказать нам много о давлениях частиц в этой области, но недавний всплеск солнечной активности, названный областью глобального слияния (GMIR), предоставил прекрасную возможность решить это.

Из каждого набора наблюдений исследователи рассчитали, что давление на границе составляет около 267 фемтопаскалей, что представляет собой абсолютно ничтожную долю того атмосферного давления, которое мы испытываем здесь, на Земле.

Это может быть относительно небольшое давление, но тем не менее исследователи были удивлены. Ученые также смогли рассчитать скорость частиц, проходящих через эту среду — 314 километров в секунду. Или в тысячу раз быстрее звука, путешествующего по нашей собственной атмосфере.

Был и еще один сюрприз. Прохождение волны выровнялось с видимым падением интенсивности высокоскоростных частиц, называемых космическими лучами. Тот факт, что каждый из зондов испытал это одно и то же двумя способами, дает астрофизику еще одну загадку.

«Попытка понять, почему изменения в космических лучах различаются внутри и снаружи границы ударной волны, остается открытым вопросом», — говорят ученые.

Исследование было опубликовано в Astrophysical Journal.