Σχεδιάζοντας το όριο μεταξύ του ηλιακού μας συστήματος και του διαστρικού χώρου για πρώτη φορά

Διάγραμμα της ηλιόσφαιρας μας. Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες χαρτογράφησαν την ηλιόσφαιρα, το όριο μεταξύ της ηλιόσφαιρας (καφέ) και του διαστρικού χώρου (σκούρο μπλε). Πίστωση: NASA / IBEX / Adler Planetarium

Χρησιμοποιώντας δεδομένα από τον δορυφόρο IBEX της NASA, οι επιστήμονες δημιούργησαν τον πρώτο τρισδιάστατο χάρτη του ορίου μεταξύ του ηλιακού μας συστήματος και του διαστρικού χώρου.

Για πρώτη φορά, σχεδιάστηκαν τα όρια της ηλιόσφαιρας, δίνοντας στους επιστήμονες καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αλληλεπιδρούν ο ηλιακός άνεμος και ο διαστρικός άνεμος.

Ο Dan Reisenfeld, επιστήμονας στο Εθνικό Εργαστήριο του Los Alamos και επικεφαλής συγγραφέας της εφημερίδας, το οποίο δημοσιεύθηκε στο Αστροφυσικό περιοδικό مجلة 10 Ιουνίου 2021. “Αλλά είναι η πρώτη φορά που καταφέραμε να το μετρήσουμε και να το χαρτογραφήσουμε σε 3D.”

Η ηλιοφάνεια είναι μια φυσαλίδα που δημιουργείται από τον ηλιακό άνεμο, ένα ρεύμα που αποτελείται κυρίως από πρωτόνια, ηλεκτρόνια και σωματίδια άλφα που εκτείνεται από τον ήλιο σε διαστρικό διάστημα και προστατεύει τη Γη από επιβλαβείς διαστρικές ακτινοβολίες.

Ο Reisenfeld και μια ομάδα άλλων επιστημόνων χρησιμοποίησαν δεδομένα από τον δορυφόρο Interstellar Boundary Explorer (IBEX) της NASA, ο οποίος ανιχνεύει σωματίδια που προέρχονται από την ηλιόσφαιρα, το οριακό στρώμα μεταξύ του ηλιακού συστήματος και του διαστρικού χώρου. Η ομάδα μπόρεσε να χαρτογραφήσει την άκρη αυτής της περιοχής – μια περιοχή που ονομάζεται ηλιόπαυση. Εδώ, ο ηλιακός άνεμος, ορμώντας προς το διαστρικό διάστημα, συγκρούεται με τον διαστρικό άνεμο που σπρώχνει προς τον ήλιο.

Ο πρώτος τρισδιάστατος χάρτης του ορίου μεταξύ του ηλιακού μας συστήματος και του διαστρικού χώρου – μια περιοχή γνωστή ως ηλιόσφαιρα. Πίστωση: Εθνικό Εργαστήριο Los Alamos

Για να κάνουν αυτή τη μέτρηση, χρησιμοποίησαν μια τεχνική παρόμοια με το πώς οι νυχτερίδες χρησιμοποιούν το σόναρ. “Ακριβώς όπως οι νυχτερίδες στέλνουν παλμούς σόναρ προς κάθε κατεύθυνση και χρησιμοποιούν το σήμα επιστροφής για να δημιουργήσουν έναν διανοητικό χάρτη του περιβάλλοντός τους, χρησιμοποιήσαμε τον ηλιακό άνεμο του ήλιου, ο οποίος βγαίνει προς όλες τις κατευθύνσεις, για να δημιουργήσουμε έναν χάρτη της ηλιόσφαιρας”, δήλωσε ο Risenfeld . .

Το έκαναν αυτό χρησιμοποιώντας τη μέτρηση του ενεργητικού ουδέτερου ατόμου (ENA) του δορυφόρου IBEX που προέκυψε από συγκρούσεις μεταξύ σωματιδίων ηλιακού ανέμου και εκείνων από διαστρικούς ανέμους. Η ένταση αυτού του σήματος εξαρτάται από την ένταση του ηλιακού ανέμου που χτυπά την ηλιόσφαιρα. Όταν το κύμα χτυπήσει το θηκάρι, ο αριθμός του ENA αυξάνεται και το IBEX μπορεί να το ανιχνεύσει.

“Το ηλιακό σήμα ανέμου που στέλνει ο Ήλιος ποικίλλει σε ισχύ και σχηματίζει ένα μοναδικό μοτίβο”, εξήγησε ο Riesenfeld. “Το IBEX θα δει το ίδιο μοτίβο στο σήμα ENA που επιστρέφει, δύο έως έξι χρόνια αργότερα, ανάλογα με την ενέργεια του ENA και την κατεύθυνση που κοιτάζει το IBEX μέσω της ηλιόσφαιρας. Αυτή η διαφορά ώρας είναι πώς βρήκαμε την απόσταση από την περιοχή πηγής ENA σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. “

Στη συνέχεια εφάρμοσαν αυτήν τη μέθοδο για να δημιουργήσουν έναν τρισδιάστατο χάρτη, χρησιμοποιώντας δεδομένα που συλλέχθηκαν σε έναν ολόκληρο ηλιακό κύκλο, από το 2009 έως το 2019.

“Κάνοντας αυτό, μπορούμε να δούμε τα όρια της ηλιόσφαιρας με τον ίδιο τρόπο που ένα ρόπαλο χρησιμοποιεί σόναρ” για να δει “τοίχους σπηλαίου”, πρόσθεσε.

Ο λόγος που χρειάζεται τόσο πολύ για να επιστρέψει το σήμα στο IBEX είναι λόγω των τεράστιων αποστάσεων. Οι αποστάσεις στο ηλιακό σύστημα μετρώνται σε αστρονομικές μονάδες (AU) όπου 1 AU είναι η απόσταση από τη Γη έως τον Ήλιο. Ο χάρτης του Ράιζενφελντ δείχνει ότι η ελάχιστη απόσταση από τον Ήλιο έως το ηλιοτρόπιο είναι περίπου 120 ΑΕ προς την κατεύθυνση που αντιμετωπίζει ο διαστρικός άνεμος και προς την αντίθετη κατεύθυνση, που εκτείνεται σε τουλάχιστον 350 ΑΕ, που είναι το όριο απόστασης για την τεχνική ήχου. Για αναφορά, η διάμετρος της τροχιάς του Ποσειδώνα είναι περίπου 60 αστρονομικές μονάδες.

Παραπομπή: «3D χάρτης της ηλιόσφαιρας από το IBEX» του Daniel B. Reisenfeld, Maciej Bezovsky και Herbert O. , Justyna M. Sokół, Alex Zimorino και Eric J. Zirnstein, 10 Ιουνίου 2021, Αστροφυσικό περιοδικό مجلة.
DOI: 10.3847 / 1538-4365 / abf658