Вокруг семьи солнца открылась колоссальная лента

Это открытие выяснилось совсем непредсказуемым в рамках любых моделей и прежних теорий, утверждают эксперты: огромная лента, опоясывающая всю Солнечную совокупность, да ещё и перемещённая набекрень. Из чего она состоит, как появилась и из-за чего перекошена? Ответы разрешат не только определить больше о отечественном доме, но окажут помощь в дальних пилотируемых экспедициях.

«Сейчас настал сутки, которого мы все ожидали: в первоначальный раз первые результаты изучения гелиосферы аппаратом IBEX, а также полученная им карта неба, открыты для публики и научного сообщества!» — заявил 15 октября ведущий эксперт этого проекта врач Дэвид Маккомас (Dave McComas). IBEX значит Interstellar Boundary Explorer, данный американский зонд рекомендован для наблюдения за рубежом между пространствами – солнечным и межзвёздным.

Собранные за первое полугодия наблюдений сведения были столь значимы и широки, что в Science день назад вышло сходу пять научных статей, посвящённых различным нюансам «добычи IBEX» (1, 2, 3, 4, 5). Основная же находка вынудила учёных практически схватиться за голову, потому, что для того чтобы никто не ожидал: на переданных кадрах проявилась огромная полоса, опоясывающая кругом целый «пузырь» гелиосферы. Полоса броская, концентрированная и какая-то «неверная».

Вокруг семьи солнца открылась колоссальная лента

Загадочная полоса, зафиксированная IBEX… чуть было не сообщили: «в различных диапазонах длин волн»… Но это была съёмка не электромагнитных волн. Подробнее – поясним ниже (иллюстрации NASA, SwRI).

Тут легко нужно отступление. Межпланетное и межзвёздное пространство лишь по отечественным, земным, меркам представляется пустотой. На деле оно заполнено очень разреженным газом (в основном водородом), разными ионами, пылевыми магнитными полями и частицами.

Но и Солнце не промах. Оно испускает поток заряженных частиц (солнечный ветер), и протягивает щупальца собственного магнитного поля далеко за пределы орбит планет.

Граница, где давление межзвёздного и солнечного ветров выравниваются, именуется гелиопаузой. Всё, что внутри, — это гелиосфера, владения отечественной родной звезды. Всё, что снаружи, — межзвёздное пространство.

На подходе солнечного ветра к этому пределу имеется участок, где его скорость быстро падает со сверхзвуковой до дозвуковой (с 450 до 100 км/с) — это так называемая граница ударной волны.

Снаружи гелиопаузы имеется ещё одна ударная волна (внешняя, либо головная), это подобная территория резкого торможения уже межзвёздного вещества, бегущего навстречу. Примечательно, что заряженные частицы из межзвёздного пространства и Солнечной системы так и остаются каждые по собственную сторону от гелиопаузы. Для них она — как стенки.

Нейтральные же частицы преодолевают «стенке» нормально.

Около центра Галактики Солнце обегает за 226 миллионов лет со скоростью 220 км/c. Окружающий отечественную совокупность межзвёздный газ кроме этого движется по галактической орбите, но его направление и скорость не слишком-то совпадают с солнечными.

Потому получается, что отечественное светило перемещается со скоростью 25 км/с через местное межзвёздное облако.Вследствие этого формируются несимметричные ударные волны на границе столкновения межзвёздной плазмы и солнечного ветра. Солнце как будто бы производит «хвост кометы», вытягивающийся в сторону, противоположную направлению перемещения звезды. Потому в «голове кометы» граница ударной волны расположена ближе к Солнцу (приблизительно в 90 астрономических единицах), а хвосте – дальше (ориентировочно в 200) (иллюстрации Adler Planetarium/Chicago, Walt Feimer/NASA GSFC).

В этом районе (между внутренней ударной волной и гелиопаузой) протоны от солнечного ветра отнимают электроны у атомов межзвёздного газа и создают так именуемые энергичные нейтральные атомы (ЭНА). Они уже не зависят от магнитных полей и с громадными скоростями (от 40 до 1000 км/с) разлетаются в различные стороны, а также — возвращаются во внутреннюю Солнечную совокупность, где их возможно уловить особыми устройствами.

Так в представлении живописца рождаются ЭНА (иллюстрация Walt Feimer/NASA GSFC).

Этим и занимается IBEX. Американский спутник видит небо не в электромагнитном излучении, а в потоках атомов. Классические для телескопов спектральные диапазоны ему заменяют различные диапазоны энергии частиц.

Это необыкновенное зрение уже прекрасно послужило науке. Так, в июне нынешнего года IBEX в первый раз в мире поймал скоростные атомы водорода от Луны. Как видим, кроме того за рамками собственной главной миссии аппарат с детекторами частиц отыскал что-то новое.

Что уж сказать о направлении взгляда на удалённые участки неба.

По мере того как IBEX обращается около Почвы, а вместе с нею и около Солнца, он получает возможность осмотреть небо во всех направлениях. Разные его участки выглядят для IBEX различными по «цвету» и яркости, определяющимися плотностью потока и энергетическим спектром ЭНА.Последняя отражает интенсивность рождения этих частиц на внешней границе Нашей системы.

В том месте, где процесс данный идёт особенно бурно, появляется броский «пиксель». Потом компьютеры разрезают и разворачивают сферу обзора спутника так, дабы оказалась двухмерная картина. Подобно географы превращают глобус в плоскую карту мира (иллюстрации SwRI).

Ранее самыми богатыми данными относительно положения дел на внешних окраинах Нашей системы «располагали» два аппарата Voyager, трудящиеся в космосе с 1977 года. на данный момент они находятся на расстоянии приблизительно 16,6 и 13,4 миллиарда километров от Солнца, так что радиосигнал, посланный, скажем, с Voyager 1, приходит на Землю через 15 с лишним часов. И они удаляютсяв межзвёздное пространство, приблизительно с той стороны от Солнца, где граница гелиосферы расположена ближе к нам.

История их открытий, связанных как раз с на данный момент и её окрестностями, насыщена. В конце 2004 года Voyager 1 преодолел границу гелиосферной ударной волны. Брат-близнец отставал.

Но уже тогда совместная работа зондов разрешила в первый раз установить, что оболочка Нашей системы – это не просто «округлая кома кометы и её протяжённый хвост», но структура изрядно помятая. В 2007 году границу ударной волны миновал и Voyager 2, пребывав наряду с этим ближе к Солнцу, чем первый аппарат.

Примерное размещение «Вояджеров» на границе Нашей системы (иллюстрации Nature, NASA).

Тогда стало известно, что ударная волна, предшествующая гелиопаузе (до неё-то обоим «Вояджерам» ещё лишь предстоит долететь), владеет не только впадинами и большими выступами, но и колеблется как прибой. Учёные заключили, что «солнечный пузырь», окружающий отечественную совокупность, — это несимметричная и весьма динамичная структура. Обобщающий материал про гелиосферу, основанный на данных с «Вояджеров», несколько исследователей разместила в Nature в прошедшем сезоне.

А сейчас выясняется, что «Вояджеры» проглядели самое основное — тот самый пояс, из которого выходят самые широкие и стремительные потоки ЭНА.

«Итог IBEX воистину превосходный. Эмиссия не похожа на предсказанную любой из современных теорий либо моделей этого ни при каких обстоятельствах ещё не наблюдавшегося региона, — говорит Маккомас. — Мы ожидали заметить мелкие, плавные пространственные вариации межзвёздной границы. Вместо этого IBEX показывает нам весьма узкую ленту, которая в несколько раз бросче, чем всё другое небо».

Положение «Вояджеров» на карте неба, составленной IBEX. Видно, что человечество ухитрилось запустить оба аппарата точно рядом с большим поясом ЭНА.

Шкала, кстати, отражает плотность их потока (иллюстрация SwRI).

На сайте IBEX учёный поясняет, что модели предвещали громаднейшие вариации в «яркости» ЭНА в десятки процентов по всему небу, а стало известно, что она может скакать на пара сотен процентов в пределах малого угла обзора. Помимо этого что была неверной неспециализированная модель распределения ЭНА по небесной сфере, отдельным открытием Маккомас вычисляет тот факт, что только замечательные потоки таких частиц смогут рождаться в малых участках.

Довольно же природы самой ленты до тех пор пока у исследователей имеется лишь предположения. Специфика её ориентации в пространстве соотносится в один момент как с изюминками распределения солнечного ветра, так и с направлением перемещения Солнца через межзвёздную среду. Но не только с ними.

Кроме другого IBEX произвёл первые прямые наблюдения нейтральных кислорода и атомов водорода, вольно дрейфующих из межзвёздной среды вовнутрь гелиосферы (иллюстрации SwRI).

В частности, за специфическую ориентацию и формирование ленты возможно ответственно межзвёздное магнитное поле. Но увы, как именно это происходит — ещё неясно.

Авторы новых работ предполагают, что лента, генерирующая потоки ЭНА, свидетельствует: внешние условия галактической среды накладывают отпечаток на происходящее в нашей системе в намного большей степени, чем предполагалось. По словам Дэвида, новые эти вынудят учёных пересмотреть текущее познание того, как гелиосфера взаимодействует с Галактикой.

Старичков «Вояджеров» Маккомас и его сотрудники сравнивают с метеостанциями, одиноко стоящими (вообще-то летящими с умопомрачительными скоростями) среди пустынь либо степей.

А вот IBEX они уподобляют спутнику погоды, что видит все тайфуны и ураганы с орбиты, окидывая взором сходу целое полушарие. При с огромной полосой ЭНА оказалось, словно бы громадная буря прошла точно меж двух метеостанций, оставшись незамеченной ими.

Гелиосфера в количестве. Продемонстрировано направление её перемещения в межзвёздном облаке. Серые линии – межзвёздное магнитное поле.

Видно, как оно «собирает» ленту. Кроме этого продемонстрированы точки, в которых находятся «Вояджеры» (иллюстрация SwRI).

Само собой разумеется, IBEX – не единственное отечественное средство ознакомления со столь удалённым регионом. К примеру, в прошедшем сезоне картину маленького его участка и также в энергетичных нейтральных атомах нарисовали спутники-близнецы STEREO, попутно открыв занимательные подробности в спектральном распределении таких частиц.

Сейчас же ещё показалось сообщение от исследователей, приобретающих данные от трудяги Cassini. У него также имеется прибор, фиксирующий ЭНА. И он кроме этого нашёл ленту.

Учёные, трудящиеся с этими данными, отметили ориентации ленты и несоответствие формы всем прошлым представлениям. И в том же самом номере Science, в котором вышли пять материалов про открытия IBEX, показалась статья, повествующая о подтверждении ленты зондом Cassini.

Более аккуратные расчёты данных с IBEX разрешили учёным расширить разрешение отдельных участков огромной ленты, распознав интересные подробности, значение которых ещё лишь предстоит узнать (иллюстрация SwRI).

Изучение снова открытого объекта должно раскрыть нам особенности и новые подробности того места, которое его семья и Солнце занимают в Млечном Пути. А ещё это окажет помощь лучше предвещать и осознавать колебания в галактических лучах, каковые несут опасность для людей.

Дело в том, что от поведения и формы гелиопаузы, «дышащей» под действием межзвёздного ветра и управляемой частично межзвёздным магнитным полем, зависит «космическая погода» во всей Солнечной совокупности, где, казалось бы, всё определяет только само светило.

На Земле мы укрыты ещё и земным магнитным полем, но в полётах на Луну, Марс и дальше людям будет необходимо с опаской посматривать в сторону галактических просторов. Как будет защищать нас гелиосфера в будущем? Равно как и в прошлом, либо что-то изменится по мере перемещения Солнца около центра Галактики?

Как гелиопауза откликается на циклы самого Солнца? Все эти вопросы ответственны для будущего космических полётов, да и всего человечества. Миссия IBEX не закончена.

Часть галактических лучей, проникающих вовнутрь Нашей системы. Синей стрелкой продемонстрирован межзвёздный поток вещества.

Тёмные дуги – внешние границы совокупности. Слева направо: головная ударная волна, гелиопауза, граница внутренней ударной волны. Между двумя последними линиями происходят генерация ЭНА и одновременно резкая экранировка галактических лучей. В данной территории на данный момент именно летят «Вояджеры».

Шкала внизу – астрономические единицы, отсчёт которых идёт от внешней ударной волны (Adler Planetarium/Chicago).

Случайное видео


Темы которые будут Вам интересны: