Измерено давление на границе Солнечной системы

Это давление, сила плазмы, магнитные поля и ионы, космические лучи и электроны, их воздействие друг на друга, недавно были впервые измерены учеными в совокупности - и оказалось, что оно больше, чем ожидалось.

Используя наблюдения галактических космических лучей от космического корабля НАСА Voyager, ученые вычислили общее давление частиц во внешней области Солнечной системы, известной как гелиосферная мантия. Этот регион трудно изучать, находясь на расстоянии почти 9 миллиардов миль. Но уникальное расположение космического корабля Voyager и подходящее время солнечного события сделали возможным измерение гелиосферной мантии. И результаты помогают ученым понять, как Солнце взаимодействует с окружающей средой.

«Суммируя фрагменты, известные из предыдущих исследований, мы обнаружили, что наша новая величина выше, чем измеренная ранее», - сказала Джейми Ранкин, ведущий автор нового исследования. «Это говорит о том, что есть некоторые другие стороны давления, которые сейчас не рассматриваются, и которые этому способствуют».

На Земле у нас атмосферное давление, создаваемое молекулами воздуха, притягиваемыми гравитацией. В космосе также существует давление, создаваемое ионами и электронами. Эти частицы, нагретые и ускоренные Солнцем, создают гигантский воздушный шар, известный как гелиосфера, простирающийся на миллионы миль за Плутон. Край этой области, где влияние Солнца преодолевается давлением частиц других звезд и межзвездного пространства, является местом, где заканчивается магнитное влияние Солнца.

Чтобы измерить давление в гелиосферной мантии, ученые использовали космический корабль Voyager, который с 1977 года путешествовал по Солнечной системе. Во время наблюдений Voyager 1 уже находился вне гелиосферы в межзвездном пространстве, а Voyager 2 все еще оставался в гелиосферной мантии.

«У этого события было действительно уникальное время, потому что мы увидели его сразу после того, как Voyager-1 вошел в межзвездное пространство», - сказал Ранкин. «И, хотя это первое событие, которое увидел Voyager, мы можем продолжить изучение других данных, чтобы увидеть, как вещи в гелиосферной мантии и межзвездном пространстве меняются со временем».

Ученые использовали событие, известное как область глобального слияния, вызванное активностью на Солнце. Солнце периодически вспыхивает и выпускает огромные всплески частиц, как при выбросах корональной массы. По мере того, как серия этих событий перемещается в космос, они могут сливаться в гигантский фронт, создавая плазменную волну, толкаемую магнитными полями.

Когда одна такая волна достигла гелиосферной мантии в 2012 году, она была обнаружена Voyager 2. Волна привела к временному уменьшению количества галактических космических лучей. Четыре месяца спустя ученые увидели аналогичное уменьшение наблюдений с Voyager-1, прямо за границей Солнечной системы в межзвездном пространстве.

Знание расстояния между космическими кораблями позволило рассчитать давление в гелиосферной мантии, а также скорость звука. В гелиосферной мантии звук распространяется со скоростью около 300 километров в секунду - в тысячу раз быстрее, чем в воздухе.

Ученые отметили, что изменение в галактических космических лучах не было одинаковым на обоих космических аппаратах. В Voyager 2 внутри гелиосферной мантии количество космических лучей уменьшилось во всех направлениях вокруг космического корабля. Но в Voyager 1, вне Солнечной системы, уменьшились только галактические космические лучи, которые путешествовали перпендикулярно магнитному полю. Эта асимметрия предполагает, что что-то происходит, когда волна проходит через границу Солнечной системы.

«Попытка понять, почему изменения в космических лучах различны внутри и снаружи гелиосферы, остается открытым вопросом», - сказал Ранкин.

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 собственной Солнечной системе, но также и о динамике вокруг других звезд и планетных систем.