Недавно, давление за пределами Солнечной системы, которое формируется взаимодействием плазмы, магнитных полей и заряженных частиц космического излучения, было впервые измерено учеными и оказалось, что оно больше, чем ожидалось.
Используя данные наблюдения за космическими лучами Млечного Пути с помощью межпланетных космических аппаратов NASA Voyager-1 и Voyager-2, ученые вычислили общее давление частиц во внешней области Солнечной системы, известной как гелиооболочка или гелиосфера (англ. – heliosheath). Находясь на расстоянии почти 9 миллиардов миль, с Земли её трудно изучать. Но уникальное расположение космических кораблей Voyager-1 и Voyager-2 (разница в дате запуска составила всего 15 дней) в космическом пространстве и удачно прошедшие вспышки на Солнце сделали возможным измерение состояния гелиооболочки. Полученные результаты помогают ученым понять, как Солнце взаимодействует с окружающей космической средой, передает сайт Phys.org.
«Синтезируя факты, известные из предыдущих исследований, мы обнаружили, что измеренные показатели давления за пределами Солнечной системы выше, чем считалось до сих пор», – сказала Джейми Ранкин, ведущий автор нового исследования и астроном в Принстонском университете в Нью-Джерси. «Это говорит о том, что есть другие факторы, определяющие показатели давления в космосе, которые ранее не учитывались».
На Земле атмосферное давление создается молекулами воздуха, которые притягиваются гравитацией планеты. В космосе также существует давление, создаваемое заряженными частицами, такими как ионы и электроны. Они, нагретые и ускоренные Солнцем, образуют гигантскую оболочку, простирающуюся на миллионы миль за орбитой Плутона. Край этой области, где влияние Солнца нивелируется давлением частиц других звезд и межзвездного пространства, является местом, в котором заканчивается его магнитное влияние (однако гравитационное влияние распространяется гораздо дальше (доказательство – большое количество комет с разным циклом вращения), поэтому сама Солнечная система также распространяется дальше).
Для измерения давления в гелиооболочке ученые использовали оба космических корабля миссии Voyager, которые с 1977 года неуклонно двигались к границам Солнечной системы. Во время наблюдений за давлением, Voyager-1 находился вне гелиосферы, в межзвездном пространстве, а Voyager-2 оставался в её пределах.
«У этого события было действительно уникальное время, потому что мы увидели его сразу после того, как Voyager-1 вошел в межзвездное пространство», – сказала Ранкин. «И мы можем продолжить изучение других показателей, чтобы увидеть, как межзвездное пространство и гелиооболочка меняются со временем».
Ученые также использовали событие, известное как область глобального слияния, вызванное активностью на Солнце. Оно периодически вспыхивает и выпускает огромные объемы частиц. По мере того, как серия этих событий перемещается в космос, они могут сливаться в гигантский фронт, создавая плазменную волну, толкаемую магнитными полями.
Когда одна такая волна достигла гелиооболочки в 2012 году, она была обнаружена Voyager-2 и вызвала временное уменьшение количества галактических космических лучей. Четыре месяца спустя ученые увидели аналогичное уменьшение наблюдений с Voyager-1 за границей Солнечной системы, в межзвездном пространстве.
Знание расстояния между космическими кораблями позволило им рассчитать давление в гелиооболочке, а также скорость звука. В гелиооболочке звук распространяется со скоростью около 300 километров в секунду – в тысячу раз быстрее, чем в воздухе.
Ученые отметили, что зафиксированные изменения в галактических космических лучах не были одинаковым на обоих космических аппаратах. На Voyager-2, находившегося внутри гелиооболочки, фиксируемое количество космических лучей уменьшилось во всех направлениях вокруг космического корабля. Но в Voyager-1, который был вне Солнечной системы, уменьшилось количество только галактических космических лучей, которые распространяются перпендикулярно магнитному полю в регионе. Эта асимметрия позволяет с огромной долей уверенности предполагать, что состояние космического пространства изменяется сразу за границами Солнечной системы.
«Попытка понять, почему изменения в космическом излучении различны внутри и снаружи гелиооболочки, остается открытым вопросом»
Сообщает Ранкин
Изучение давления и скорости звука в этом регионе, на границе Солнечной системы, может помочь ученым понять, как Солнце влияет на межзвездное пространство. Это не только дополняет знания и представления о функционировании Солнечной системы, но также и о динамике параметров пространства вокруг других звезд и планетных систем.
