Давление космических частиц на границе солнечной системы оказалось неожиданно высоким

Москва, 13:45, 12 Окт 2019, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Космические корабли НАСА Voyager недавно использовали данные своих зондов и рассчитали общее давление на границе нашей солнечной системы. Впервые ученые смогли измерить давление в гелиошате (Heliosheath), внешней области солнечной системы.

Это давление создается силой плазмы, магнитных полей и частиц, таких как ионы, космические лучи и электроны, которые действуют друг на друга. Более того, давление оказалось выше, чем ожидалось.

Гелиошат — это зона между терминирующим шоком и гелиопаузой в гелиосфере на внешней границе Солнечной системы, где солнечный ветер значительно медленнее, чем в терминирующем шоке. Он лежит на расстоянии 15 миллиардов километров, и этот регион трудно изучать. Но уникальное расположение космических кораблей Voyager и подходящее время солнечного события сделали возможным измерение гелиошата. Результаты помогают ученым понять, как Солнце взаимодействует с окружающей средой.

Джейми Ранкин, ведущий автор нового исследования и астроном в Принстонском университете в Нью-Джерси, сказал: «Суммируя фрагменты, известные из предыдущих исследований, мы обнаружили, что наша новая ценность все еще больше, чем измеренная до сих пор. В нем говорится, что есть некоторые другие стороны давления, которые сейчас не рассматриваются, которые могут способствовать».

В то время как само открытие достаточно захватывающе, именно способ, которым ученые сделали это, делает его действительно интересным для науки.

Поскольку у Земли есть давление воздуха, состоящее из частиц воздуха, притягиваемых гравитацией, в космосе также есть давление, создаваемое частицами, такими как ионы и электроны. Эти частицы, нагретые и ускоренные Солнцем, создают гигантский «воздушный шар», известный как гелиосфера, простирающийся на миллионы километров за Плутон, и на его краю магнитное влияние Солнца ослабевает из-за частиц других звезд и межзвездного пространства.

Космический корабль Voyager-2, в гелиошате, а Voyager-1 чуть дальше в межзвездном пространстве, измеряли солнечную энергию, даже известную как область глобального слияния, которую каждый космический корабль проходил с интервалом в четыре месяца. Эти измерения позволили ученым рассчитать общее давление в гелиошате, а также скорость звука в регионе.

Корабли Voyager непрерывно путешествуют из Солнечной системы с 1977 года. Во время наблюдений Voyager-1 уже находился за пределами гелиосферы в межзвездном пространстве, тогда как Voyager-2 оставался в гелиошате.

В 2012 году Voyager-2 обнаружил гигантскую волну выброса корональной массы. Эта волна привела к временному уменьшению количества галактических космических лучей. В течение нескольких месяцев Voyager-1 обнаружил аналогичное уменьшение наблюдений как раз через границу солнечной системы в межзвездном пространстве.

Зная расстояние между космическими кораблями, ученые измеряли не только давление в гелиошате, но и скорость звука. Они обнаружили, что звук там распространяется со скоростью около 300 километров в секунду.

Ученые также обнаружили асимметрию интенсивности космических лучей на обоих космических аппаратах. В Voyager-2 внутри гелиошата количество космических лучей уменьшилось во всех направлениях вокруг космического корабля. Но в Voyager-1, вне солнечной системы, только галактические космические лучи, которые путешествовали перпендикулярно магнитному полю в регионе, уменьшились. Эта асимметрия предполагает, что что-то происходит, когда волна проходит через границу солнечной системы.

Ранкин сказал: «Попытка понять, почему изменения в космических лучах различны внутри и снаружи гелиошата, остается открытым вопросом. Изучение давления и скорости звука в этом регионе на границе солнечной системы может помочь ученым понять, как Солнце влияет на межзвездное пространство. Это не только информирует нас о нашей солнечной системе, но и о динамике вокруг других звезд и планетных систем».