На краю Солнечной системы. NASA решило разобраться в давней загадке

Изучение гелиосферы, которая защищает нас от космического излучения, одна из важных задач современной науки, ведь эта оболочка скрывает много тайн.

Гелиосфера

Наша Солнечная система заключена в пузырь, который называется гелиосферой и она отделяет нашу систему от остальной галактики и защищает от части космического излучения. Гелиосфера создается потоком заряженных частиц от Солнца, который называется солнечным ветром. Хотя гелиосфера была открыта еще в 1950-х годах, о ней еще мало что известно. Изучая гелиосферу, ученые узнают больше о том, как она снижает воздействие космического излучения на астронавтов и космические аппараты, а так же как звезды могут влиять на близлежащие планеты.

Космическое излучение

Космическое излучение похоже на излучение радиоактивных элементов, таких как уран. Оно приходит к нам от других звезд и называется галактическим космическим излучением (ГКЛ). Сверхновые, черные дыры и нейтронные звезды могут отделять электроны от атомов и ускорять ядра почти до скорости света, создавая ГКЛ.

На Земле есть три уровня защиты от космического излучения:

Гелиосфера
Магнитное поле Земли или магнитосфера
Сама атмосфера Земли, которая поглощает излучение

Когда астронавты полетят на Луну или Марс, у них не будет такой же защиты, как на Земле. Они будут защищены только гелиосферой, размер которой меняется в течение 11-летнего цикла Солнца. Во время этого цикла гелиосфера меняет свои размеры, то увеличиваясь, то уменьшаясь.

"Перед нами стоит задача лучше понять взаимодействие космических лучей с гелиосферой и ее границами, чтобы создать лучшие условия для будущих пилотируемых миссий", — говорит Арик Познер из NASA.

Анатомия гелиосферы

Ученые до сих пор не пришли к единому мнению по поводу точной формы гелиосферы, но сходятся во мнении по поводу ее составляющих.

Гелиосфера включает такие слои:

Граница ударной волны. Все планеты Солнечной системы находятся во внутреннем слое гелиомсферы. Здесь солнечный ветер имеет сверхзвуковую скорость, но на границе ударной волны, которая является пределом внутреннего слоя гелиосферы, скорость солнечного ветра падает до скорости звука.
Гелиосферная оболочка. Она находится за переделами границы ударной волны. Здесь солнечный ветер начинает взаимодействовать с окружающим межзвездным пространством.
Гелиопауза. Это граница всей гелиосферы, где солнечный ветер сталкивается с межзвездным ветром.
Внешняя гелиосферная оболочка или головная ударная волна. Это область, которая находится сразу за гелиопаузой. Здесь происходит торможение межзвездного ветра.

Гелиосфера, гелипауза, граница ударной волны — Слои гелиосферы

Фото: wikipedia

Изучение внешней границы гелиосферы

Только два космических аппарата покинули Солнечную систему – это "Вояджер-1" и "Вояджер-2". Они вышли из гелиопаузы в 2012 и 2018 годах соответственно, и сейчас находятся во внешней гелиосферной оболочке. Благодаря этим аппаратам, ученые выяснили, что космические лучи за пределами гелиопаузы примерно в три раза интенсивнее, чем глубоко внутри гелиосферы.

Но составить более полную картину в изучении гелиосферы ученым помогает запущенный в 2008 году космический аппарат Interstellar Boundary Explorer (IBEX), который наблюдает за внешней границей гелиосферы. IBEX анализирует частицы, которые называются энергетическими нейтральными атомами, или ЭНА. Они образуются там, где встречаются межзвездная среда и солнечный ветер.

Главным открытием, которое сделал аппарат IBEX на сегодня является то, что ученые узнали о наличии у Солнечной системы плазменного хвоста. Наша звездная система летит через Галактику и оставляет за собой след из элементарных частиц.

В 2025 году NASA планирует отправить в космос новый аппарат с более чувствительными приборами — Interstellar Mapping and Acceleration Probe (IMAP), который также будет изучать гелиосферу и ее границы.