Po raz pierwszy narysuj granicę między naszym Układem Słonecznym a przestrzenią międzygwiezdną

Wykorzystując dane z satelity IBEX NASA, naukowcy stworzyli pierwszą w historii trójwymiarową mapę granicy między naszym Układem Słonecznym a przestrzenią międzygwiezdną.

Po raz pierwszy nakreślono granice heliosfery, dając naukowcom lepsze zrozumienie interakcji wiatru słonecznego i międzygwiazdowego.

Dan Reisenfeld, naukowiec z Los Alamos National Laboratory i główny autor artykułu opublikowanego w: Astrofizyczne czasopismo 10 czerwca 2021 r. „Ale po raz pierwszy udało nam się zmierzyć i odwzorować go w 3D”.

Heliosfera to bąbel stworzony przez wiatr słoneczny, strumień złożony głównie z protonów, elektronów i cząstek alfa, który rozciąga się od Słońca w przestrzeń międzygwiazdową i chroni Ziemię przed szkodliwym promieniowaniem międzygwiazdowym.

Reisenfeld i zespół innych naukowców wykorzystali dane z satelity NASA Interstellar Boundary Explorer (IBEX), który wykrywa cząstki pochodzące z heliosfery, warstwy granicznej między Układem Słonecznym a przestrzenią międzygwiazdową. Zespół był w stanie zmapować krawędź tego regionu – regionu zwanego heliopauzą. Tutaj wiatr słoneczny, pędzący w kierunku przestrzeni międzygwiazdowej, zderza się z wiatrem międzygwiazdowym pchającym w kierunku Słońca.

Pierwsza trójwymiarowa mapa granicy między naszym Układem Słonecznym a przestrzenią międzygwiezdną – regionem znanym jako heliosfera. Źródło: Narodowe Laboratorium Los Alamos

Aby wykonać ten pomiar, użyli techniki podobnej do tej, w której nietoperze używają sonaru. „Podobnie jak nietoperze wysyłają impulsy sonaru w każdym kierunku i wykorzystują sygnał zwrotny do stworzenia mentalnej mapy swojego otoczenia, wykorzystaliśmy wiatr słoneczny, który rozchodzi się we wszystkich kierunkach, aby stworzyć mapę heliosfery” – powiedział Risenfeld. . .

Dokonali tego, wykorzystując pomiary satelity IBEX dotyczące energetycznych atomów neutralnych (ENA) generowanych przez zderzenia cząstek wiatru słonecznego z cząstkami wiatrów międzygwiazdowych. Intensywność tego sygnału zależy od intensywności wiatru słonecznego uderzającego w heliosferę. Kiedy fala uderza w osłonę, liczba ENA wzrasta i IBEX może ją wykryć.

„Sygnał wiatru słonecznego wysyłany przez Słońce ma różną intensywność, tworząc unikalny wzór” – wyjaśnił Riesenfeld. „IBEX zobaczy ten sam wzór w powracającym sygnale ENA, dwa do sześciu lat później, w zależności od energii ENA i kierunku, w którym IBEX patrzy przez heliosferę. Ta różnica czasu jest tym, jak znaleźliśmy odległość do źródła ENA region w konkretnym kierunku. ” .

Następnie zastosowali tę metodę do zbudowania mapy 3D, wykorzystując dane zebrane w całym cyklu słonecznym, od 2009 do 2019 roku.

„Dzięki temu możemy zobaczyć granice heliosfery w taki sam sposób, w jaki nietoperz używa sonaru”, aby zobaczyć „ściany jaskini” – dodał.

Powodem, dla którego powrót sygnału do IBEX trwa tak długo, są ogromne odległości. Odległości w Układzie Słonecznym są mierzone w jednostkach astronomicznych (AU), gdzie 1 AU to odległość Ziemi od Słońca. Mapa Reisenfelda pokazuje, że minimalna odległość od Słońca do heliosfery wynosi około 120 AU w kierunku wiatru międzygwiazdowego i w przeciwnym kierunku, obejmując co najmniej 350 AU, co jest limitem odległości dla techniki sondowania. Dla porównania średnica orbity Neptuna wynosi około 60 jednostek astronomicznych.

Odniesienie: „Mapa 3D heliosfery z IBEX” autorstwa Daniela B. Reisenfeld, Maciej Bezovsky i Herbert O. , Justyna M. Sokół, Alex Zimorino i Eric J. Zirnstein, 10.06.2021, Dostępne tutaj. Astrofizyczne czasopismo.
DOI: 10.3847 / 1538-4365 / abf658