На краю Сонячної системи. NASA вирішило розібратися в давній загадці

Геліосфера, космічні промені
Фото: ISS | Геліосферу "обстрілюють" космічні промені. Ілюстрація.

Вивчення геліосфери, яка захищає нас від космічного випромінювання, є одним із важливих завдань сучасної науки, адже ця оболонка приховує багато таємниць.

Перед ученими стоїть завдання: дізнатися більше про взаємодію космічних променів із геліосферою і її межами. Для цього вони використовують апарат Interstellar Boundary Explorer (IBEX), а у 2025 році в космос відправиться космічний апарат Interstellar Mapping and Acceleration Probe (IMAP). Учені цього року вже нанесли на карту кордон геліосфери, але, що вона являє собою, повністю ще вивчено недостатньо, повідомляє Scitechdaily.

Геліосфера

Наша Сонячна система укладена в міхур, який називається геліосферою, і вона відокремлює нашу систему від решти галактики та захищає від частини космічного випромінювання. Геліосфера створюється потоком заряджених частинок від Сонця, що називається сонячним вітром. Хоча геліосфера була відкрита ще в 1950-х роках, про неї ще мало що відомо. Вивчаючи геліосферу, вчені дізнаються більше про те, як вона знижує вплив космічного випромінювання на астронавтів і космічні апарати, а також як зірки можуть впливати на довколишні планети.

Космічне випромінювання

Космічне випромінювання подібне до випромінювання радіоактивних елементів, таких як уран. Воно приходить до нас від інших зірок і називається галактичним космічним випромінюванням (ГКВ). Наднові, чорні дірки та нейтронні зірки можуть відокремлювати електрони від атомів і прискорювати ядра майже до швидкості світла, створюючи ГКВ.

Зірковий вітер, космічне випромінювання, галактика
Міжзоряний вітер
Фото: ISS

На Землі є три рівні захисту від космічного випромінювання:

  • Геліосфера
  • Магнітне поле Землі чи магнітосфера
  • Сама атмосфера Землі, яка поглинає випромінювання

Коли астронавти полетять на Місяць чи Марс, вони не мають такого ж захисту, як на Землі. Вони будуть захищені лише геліосферою, розмір якої змінюється протягом 11-річного циклу Сонця. Під час цього циклу геліосфера змінює свої розміри, то збільшуючись, то зменшуючись.

"Перед нами стоїть завдання краще зрозуміти взаємодію космічних променів з геліосферою та її кордонами, щоб створити найкращі умови для майбутніх пілотованих місій", — каже Арік Познер із NASA.

Анатомія геліосфери

Вчені досі не дійшли єдиної думки щодо точної форми геліосфери, але сходяться на думці з приводу її складових.

Геліосфера включає такі шари:

  • Кордон ударної хвилі. Усі планети Сонячної системи перебувають у внутрішньому шарі геліомсфери. Тут сонячний вітер має надзвукову швидкість, але на межі ударної хвилі, яка є межею внутрішнього шару геліосфери, швидкість сонячного вітру знижується до швидкості звуку.
  • Геліосферна оболонка. Вона розташована за межами ударної хвилі. Тут сонячний вітер починає взаємодіяти з навколишнім міжзоряним простором.
  • Геліопауза. Це кордон усієї геліосфери, де сонячний вітер стикається з міжзоряним вітром.
  • Зовнішня геліосферна оболонка чи головна ударна хвиля. Це область, яка розташована одразу за геліопаузою. Тут відбувається гальмування міжзоряного вітру.
Геліосфера, геліпауза, межа ударної хвилі
Шари геліосфери
Фото: wikipedia

Вивчення зовнішнього кордону геліосфери

Лише два космічні апарати залишили Сонячну систему – це "Вояджер-1" та "Вояджер-2". Вони вийшли з геліопаузи у 2012 та 2018 роках відповідно, і зараз перебувають у зовнішній геліосферній оболонці. Завдяки цим апаратам учені з'ясували, що космічні промені за межами геліопаузи приблизно втричі інтенсивніші, ніж глибоко всередині геліосфери.

Космічний апарат IBEX, геліосфера, межа геліосфери
Космічний апарат IBEX
Фото: wikipedia

Але скласти повнішу картину у вивченні геліосфери вченим допомагає запущений у 2008 році космічний апарат Interstellar Boundary Explorer (IBEX), який спостерігає за зовнішнім кордоном геліосфери. IBEX аналізує частинки, які називаються енергетичними нейтральними атомами, або ЕНА. Вони утворюються там, де зустрічаються міжзоряне середовище та сонячний вітер.

Головним відкриттям, яке зробив апарат IBEX, на сьогодні є те, що вчені дізналися про наявність у Сонячної системи плазмового хвоста. Наша зоряна система летить через Галактику та залишає за собою слід із елементарних частинок.

У 2025 році NASA планує відправити в космос новий апарат із чутливішими приладами Interstellar Mapping and Acceleration Probe (IMAP), який також вивчатиме геліосферу та її кордони.