Міхур із сонячного вітру. Учені вперше нанесли на карту кордон геліосфери Сонця (відео)

"Протягом багатьох років ця межа була тільки в теорії у фізичних моделях", — говорить Ден Рейзенфельд, учений з Лос-Аламоської національної лабораторії, повідомляє Phys.org. "Але вперше ми змогли виміряти її і скласти тривимірну карту".

Геліосфера — це міхур, створений сонячним вітром, потоком здебільшого з протонів, електронів та альфа-частинок, який поширюється від Сонця в міжзоряний простір і захищає Землю від шкідливого міжзоряного випромінювання.

Райзенфельд і група інших вчених використовували дані супутника NASA Interstellar Boundary Explorer (IBEX), який фіксує частки, які виходять із геліооболонки, прикордонного шару між Сонячною системою і міжзоряним простором. Ученим вдалося нанести на карту край цієї зони — регіон, який називається геліопаузою. Тут сонячний вітер, який спрямовується в міжзоряний простір, стикається з міжзоряним вітром, що прямує до Сонця.

Для проведення вимірювань вчені використовували метод ультразвукового локатора, так само як це роблять кажани.

"Так само, як кажани випромінюють імпульси сонара в усіх напрямках і використовують зворотний сигнал для створення уявної карти свого оточення, ми використовували сонячний вітер, який виходить у всіх напрямках, для створення карти геліосфери", — говорить Рейзенфельд.

Для цього вчені використовували вимірювання енергійних нейтральних атомів (ENA) супутником IBEX. Ці атоми є результатом зіткнень між частинками сонячного вітру та частинками міжзоряного вітру. Інтенсивність цього сигналу залежить від інтенсивності сонячного вітру, що вдаряє по геліооболонці. Коли хвиля потрапляє в оболонку, лічильник ENA фіксує це, й IBEX може її зафіксувати.

"Сигнал сонячного вітру, що посилається Сонцем, відрізняється за силою, утворюючи унікальну схему", — говорить Рейзенфельд. "IBEX побачить ту ж картину в сигналі ENA, що повертається, через два-шість років, залежно від енергії ENA та напрямку, в якому IBEX дивиться через геліосферу. Ця різниця в часі — це те, як ми знайшли відстань до частини джерела ENA в певному напрямку".

Потім вчені застосували цей метод для побудови тривимірної карти з використанням даних, зібраних за повний сонячний цикл із 2009 по 2019 рік.

"Ми можемо бачити кордон геліосфери так само, як кажан використовує сонар, щоб "бачити" стіни печери", — говорять вчені.

Причина, чому сигнал повертається на IBEX так довго, полягає у величезних відстанях. Відстані у сонячній системі вимірюються в астрономічних одиницях (а. о.), де 1 а. о. — це відстань від Землі до Сонця. Карта Рейзенфельда показує, що мінімальна відстань від Сонця до геліопаузи становить приблизно 120 а. о. в напрямку, зверненому до міжзоряного вітру, а в протилежному напрямку вона становить 350 а. о., що є межею відстані для методу зондування. Для довідки, діаметр орбіти Нептуна складає приблизно 60 а. о.