21:09
Новые доказательства наш район в космосе напичкан водородом

Только два корабля "Вояджер" когда-либо были там, и это заняло более 30 лет сверхзвукового путешествия. Он лежит далеко за орбитой Плутона, через скалистый пояс Койпера, и в четыре раза дальше. Это царство, отмеченное только невидимой магнитной границей, находится там, где заканчивается доминирующее над Солнцем пространство: ближайшие границы межзвездного пространства.

В этой звездной ничейной стране частицы и свет, испускаемые 100 миллиардами звезд нашей галактики, сталкиваются с древними остатками Большого взрыва. Эта смесь, вещество между звездами, известна как межзвездная среда. Его содержание фиксирует далекое прошлое нашей Солнечной системы и может предвещать намеки на ее будущее.

Измерения с космического аппарата NASA New Horizons пересматривают наши оценки одного ключевого свойства межзвездной среды: ее толщины. Результаты, опубликованные сегодня в журнале Astrophysical Journal, свидетельствуют о том, что локальная межзвездная среда содержит примерно на 40% больше атомов водорода, чем предполагали некоторые предыдущие исследования. Полученные результаты объединяют ряд разнородных измерений и проливают новый свет на наше соседство в космосе.

Пробираясь сквозь межзвездный туман

Как Земля движется вокруг Солнца, так и вся наша Солнечная система несется через Млечный Путь со скоростью, превышающей 50 000 миль в час. Когда мы летим сквозь туман межзвездных частиц, мы защищены магнитным пузырем вокруг нашего Солнца, известным как гелиосфера. Вокруг этого пузыря течет много межзвездных газов, но не все.

Наша гелиосфера отталкивает заряженные частицы, которые направляются магнитными полями. Но более половины локальных межзвездных газов нейтральны, то есть имеют сбалансированное число протонов и электронов. Когда мы врезаемся в них, межзвездные нейтралы просачиваются прямо сквозь них, добавляя объем солнечному ветру.

"Это похоже на то, как вы бежите сквозь густой туман, набирая воду", - сказал Эрик Кристиан, космический физик из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. - Когда ты бежишь, твоя одежда становится мокрой, и это замедляет тебя."

Вскоре после того, как эти межзвездные атомы дрейфуют в нашу гелиосферу, они поглощаются солнечным светом и ударяются частицами солнечного ветра. Многие теряют свои электроны в суматохе, становясь положительно заряженными "пикап-ионами".- Эта новая популяция частиц, хотя и измененная, несет с собой тайны тумана за ее пределами.

"У нас нет прямых наблюдений межзвездных атомов с Новых горизонтов, но мы можем наблюдать эти поглощающие ионы", - сказал Павел Свачина, постдокторский исследователь Принстонского университета и ведущий автор исследования. - Они лишены электрона, но мы знаем, что они пришли к нам как нейтральные атомы из-за пределов гелиосферы."

Космический аппарат NASA New Horizons, запущенный в январе 2006 года, лучше всего подходит для их измерения. Теперь, когда прошло пять лет после его встречи с Плутоном, где он захватил первые близкие снимки карликовой планеты, сегодня он рискует пройти через пояс Койпера на краю нашей Солнечной системы, где ионы поглощения являются самыми свежими. Солнечный ветер космического аппарата вокруг Плутона, или своп-прибор, может обнаружить эти ионы-пикапы, отличая их от обычного солнечного ветра по их гораздо более высокой энергии.

Количество поглощенных ионов New Horizons обнаруживает толщину тумана, через который мы проходим. Подобно тому, как бегун становится все более влажным, пробегая сквозь густой туман, чем больше ионов пикапа наблюдает New Horizons, тем плотнее должен быть межзвездный туман снаружи.

Расходящиеся измерения

Свачина использовал измерения свопа, чтобы получить плотность нейтрального водорода в момент терминального удара, когда солнечный ветер сталкивается с межзвездной средой и резко замедляется. После нескольких месяцев тщательных проверок и испытаний они обнаружили 0,127 частицы на кубический сантиметр, или около 120 атомов водорода в пространстве размером с кварту молока.

Этот результат подтвердил Исследование 2001 года, которое использовало Voyager 2—около 4 миллиардов миль—для измерения того, насколько солнечный ветер замедлился к тому времени, когда он прибыл на космический корабль. Замедление, в основном из-за промежуточных частиц межзвездной среды, предполагало соответствующую межзвездную плотность водорода, около 120 атомов водорода в пространстве размером с кварту.

Но новые исследования сошлись вокруг другого числа. Ученые, используя данные миссии НАСА "Улисс", с расстояния чуть ближе к Солнцу, чем Юпитер, измерили поглощение ионов и оценили плотность около 85 атомов водорода в Кварте пространства. Несколько лет спустя другое исследование, объединившее данные "Улисса" и "Вояджера", дало аналогичный результат.

"Вы знаете, если вы обнаружите, что что-то отличается от предыдущей работы, естественная тенденция-начать искать свои ошибки", - сказал Свачина.

Но после недолгих поисков новый номер стал казаться правильным. Измерения новых горизонтов лучше согласуются с наблюдениями, основанными на далеких звездах. Измерения Улисса, с другой стороны, имели недостаток: они были сделаны гораздо ближе к Солнцу, где ионы поглощения встречаются реже и измерения более неопределенны.

- Внутренняя гелиосфера поглощает ионы, которые проходят через миллиарды миль фильтрации, - сказал Кристиан. - Большая часть пути туда, где находятся новые горизонты, имеет огромное значение."

Лента остается одним из самых больших открытий Козерога. Он относится к обширной диагональной полосе энергетических нейтралей, нарисованной поперек передней части гелиосферы. Кредит: NASA/IBEX

Что касается комбинированных результатов Ulysses/Voyager, то Свачина заметил, что одно из чисел в расчете устарело, на 35% ниже текущего значения консенсуса. Пересчет с учетом принятого в настоящее время значения дал им приблизительное соответствие с измерениями New Horizons и исследованием 2001 года.

"Это подтверждение нашего старого, почти забытого результата вызывает удивление, - сказал Арик Познер, автор исследования 2001 года в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне, округ Колумбия. - мы думали, что наша довольно простая методология измерения замедления солнечного ветра была преодолена более сложными исследованиями, проведенными с тех пор, но не так."

Новый участок земли

Переход от 85 атомов в Кварте молока к 120 может показаться не таким уж большим. Однако в такой основанной на моделях науке, как гелиофизика, изменение одного числа влияет на все остальные.

Новая оценка может помочь объяснить одну из самых больших загадок в гелиофизике за последние несколько лет. Вскоре после того, как миссия NASA Interstellar Boundary Explorer или IBEX вернула свой первый полный набор данных, ученые заметили странную полосу энергетических частиц, идущих от переднего края нашей гелиосферы. Они называли его "лентой Козерога"."

"Лента Козерога была большим сюрпризом—эта структура на краю нашей Солнечной системы шириной в миллиард миль, длиной в 10 миллиардов миль, о существовании которой никто не знал", - сказал Кристиан. -Но даже когда мы разрабатывали модели того, почему он там оказался, все модели показывали, что он не должен быть таким ярким, как сейчас."

"40% - ная межзвездная плотность, наблюдаемая в этом исследовании, абсолютно критична", - сказал Дэвид Маккомас, профессор астрофизических наук Принстонского университета, главный исследователь миссии НАСА IBEX и соавтор исследования. "Это не только показывает, что наше Солнце встроено в гораздо более плотную часть межзвездного пространства, но также может объяснить значительную ошибку в наших результатах моделирования по сравнению с фактическими наблюдениями с Козерога."

Но больше всего, однако, результат дает улучшенную картину нашего местного звездного соседства.

"Это первый раз, когда наши приборы наблюдают поглощающие ионы так далеко, и наша картина местной межзвездной среды совпадает с другими астрономическими наблюдениями", - сказал Свачина. -Это хороший знак."

Похожие материалы:

Так же рекомендуем посмотреть:

Антарктида может растаять "необратимо" из-за изменения климата, предупреждает исследование


Самая большая в мире солнечная ферма будет построена в Австралии - но они не получат энергию


Как раскрыть сексуальность: 7 неочевидных советов

Категория: Космос / Планеты / Технологии | Просмотров: 111 | Добавил: admin | Теги: Солнце, Частица, межзвездная среда, межзвездное пространство, Новые доказательства наш район в ко, Солнечный ветер, Плутон, межзвездный туман, космический аппарат, атом водорода, Солнечная система | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar