Впервые была нанесена на карту граница гелиосферы, что позволило ученым лучше понять, как взаимодействуют солнечный и межзвездный ветер.
В статье, опубликованной в Astrophysical Journal группа ученых во главе с Дэном Рейзенфельдом из Лос-Аламосской национальной лаборатории, поделились своей монументальной работой. Благодаря скрупулезному анализу данных нескольких спутников исследователям удалось измерить точные границы гелиопузыря (области распространения солнечного ветра) и создать трехмерную карту нашей системы.
Гелиосфера — это пузырь, созданный солнечным ветром, потоком в основном протонов, электронов и альфа-частиц, который распространяется от Солнца в межзвездное пространство и защищает Землю от вредного межзвездного излучения.
Райзенфельд и группа других ученых использовали данные спутника NASA, вращающегося вокруг Земли Interstellar Boundary Explorer (IBEX), который обнаруживает частицы, исходящие из гелиооболочки, пограничного слоя между Солнечной системой и межзвездным пространством. Команде удалось нанести на карту край этой зоны — регион, который называется гелиопауза. Здесь солнечный ветер, который устремляется в межзвездное пространство, сталкивается с межзвездным ветром, который устремляется к Солнцу.
Для проведения необходимых измерений ученые использовали технику, которую проще всего представить, как локатор летучей мыши, только космических масштабов. Подобно тому, как летучие мыши излучают импульсы сонара во всех направлениях и используют обратный сигнал для создания мысленной карты своего окружения, исследователи использовали солнечный ветер, который исходит во всех направлениях, для создания карты гелиосферы.
Они сделали это, используя спутник IBEX созданный для измерения энергичных нейтральных атомов (ENA), которые возникают в результате столкновений между частицами солнечного ветра и частицами межзвездного ветра. Интенсивность этого сигнала зависит от интенсивности солнечного ветра, ударяющего по гелиооболочке. Когда волна попадает в оболочку, счетчик ENA увеличивается, и IBEX может ее обнаружить.
Сигнал солнечного ветра, посылаемый Солнцем, различается по силе, образуя уникальный узор. IBEX увидит ту же картину в возвращающемся сигнале ENA через два-шесть лет, в зависимости от энергии ENA и направления, в котором IBEX смотрит через гелиосферу. Эта разница во времени — это то, что позволило найти расстояние до области источника ENA в определенном направлении. Затем этот метод был использован для построения трехмерной карты с использованием данных, собранных за полный солнечный цикл с 2009 по 2019 год.
Причина, по которой сигнал возвращается на IBEX так долго, заключается в огромных расстояниях. Расстояния в солнечной системе измеряются в астрономических единицах (а.е.), где 1 а.е. — это расстояние от Земли до Солнца. Карта Райзенфельда показывает, что минимальное расстояние от Солнца до гелиопаузы составляет около 120 а.е. в направлении, обращенном к межзвездному ветру, а в противоположном направлении оно простирается по крайней мере на 350 а.е., что является пределом расстояния для метода зондирования. Для справки, диаметр орбиты Нептуна составляет около 60 а.е.
