Тайны космоса: волновую рябь обнаружили на краю Солнечной системы
Край Солнечной системы — место довольно загадочное. И новое открытие лишь добавляет ему таинственности.
Существует множество способов, которыми Солнце влияет на пространство вокруг него. Одним из них является солнечный ветер — постоянный сверхзвуковой поток ионизированной плазмы. Она проносится мимо планет и пояса Койпера, в конечном итоге исчезая в пустоте между звездами. Точка, в которой этот поток падает ниже скорости, с которой звуковые волны могут распространяться через диффузную межзвездную среду, называется границей ударной волны, а точка, в которой он уже недостаточно силен, чтобы противостоять очень слабому давлению межзвездного пространства, называется гелиопаузой.
На околоземной орбите есть один инструмент, который помогает ученым составлять карту гелиопаузы с момента начала работы в 2009 году: межзвездный аппарат NASA IBEX. IBEX измеряет заряженные нейтральные атомы, которые создаются, когда солнечный ветер сталкивается с межзвездным ветром на границе Солнечной системы.
Предыдущие карты структуры гелиосферы основывались на измерениях эволюции давления солнечного ветра и выбросов энергичных нейтральных атомов, что приводило к сглаживанию границы как в пространстве, так и во времени. Но в 2014 году, в течение примерно шести месяцев, динамическое давление солнечного ветра увеличилось примерно на 50 процентов.
Рябь на границе с космосом
Команда ученых во главе с астрофизиком Эриком Зирнштейном из Принстонского университета использовала это событие, чтобы получить более подробный снимок формы границы ударной волны и гелиопаузы — и обнаружила огромную рябь в масштабе десятков астрономических единиц (одна астрономическая единица — среднее расстояние между Землей и Солнечной системой).
Астрономы также провели компьютерное моделирование, чтобы определить, как этот ветер высокого давления взаимодействовал с границей Солнечной системы. Они обнаружили, что фронт давления достиг границы ударной волны в 2015 году, послав волну давления через область между ударной волной и гелиопаузой, известную как внутренняя гелиосфера. В гелиопаузе отраженная волна движется назад, сталкиваясь со все еще входящим потоком заряженной плазмы за фронтом давления, создавая бурю энергичных нейтральных атомов, которая заполняет внутреннюю гелиосферу.
Измерения команды также показывают довольно значительное изменение расстояния до гелиопаузы. «Вояджер-1» пересек гелиопаузу в 2012 году на расстоянии 122 астрономических единиц. В 2016 году команда измерила, что расстояние до гелиопаузы в направлении «Вояджера-1» составляло около 131 астрономической единицы; в то время зонд находился на расстоянии 136 астрономических единиц от Солнца, все еще в межзвездном пространстве, но с раздувающейся гелиосферой позади него.
Измерение командой гелиопаузы в направлении «Вояджера-2» в 2015 году показало другие параметры: 103 астрономических единицы с погрешностью в 8 астрономических единиц с каждой стороны. В то время «Вояджер-2» находился на расстоянии 109 астрономических единиц от Солнца, что все еще находится в пределах погрешности. Он не пересек гелиопаузу до 2018 года, пока не достиг расстояния 119 астрономических единиц. Оба измерения показывают, что форма гелиопаузы меняется, и довольно значительно. Пока не совсем понятно, почему это происходит.
