Впервые на карту нанесена граница гелиосферы

«Физические модели теоретизировали эту границу в течение многих лет», - сказал Дэн Рейзенфельд, ученый из Лос-Аламосской национальной лаборатории и ведущий автор статьи, опубликованной в Astrophysical Journal. «Но впервые мы действительно смогли измерить его и составить трехмерную карту».

Гелиосфера - это пузырь, созданный солнечным ветром, потоком протонов, электронов и альфа-частиц, который распространяется от Солнца в межзвездное пространство и защищает Землю от вредного межзвездного излучения.

Райзенфельд и группа других ученых использовали данные спутника Interstellar Boundary Explorer (IBEX) НАСА, вращающегося вокруг Земли, который обнаруживает частицы, исходящие из гелиооболочки, пограничного слоя между Солнечной системой и межзвездным пространством. Группе удалось нанести на карту край этой зоны - регион, который называется гелиопауза. Здесь солнечный ветер, устремляясь в межзвездное пространство, сталкивается с межзвездным ветром, который стремится к Солнцу.

Для измерения они использовали технику, аналогичную тому, как летучие мыши используют гидролокатор. «Летучие мыши излучают импульсы сонара во всех направлениях и используют обратный сигнал для создания мысленной карты окружения, так мы использовали солнечный ветер, который исходит во всех направлениях, для создания карты гелиосферы», - сказал Райзенфельд.

Они сделали это, используя спутниковые измерения IBEX энергичных нейтральных атомов (ENA), которые являются результатом столкновений между частицами солнечного ветра и частицами межзвездного ветра. Интенсивность сигнала зависит от интенсивности солнечного ветра, ударяющего по гелиооболочке. Когда волна попадает в оболочку, счетчик ENA увеличивается, и IBEX может ее обнаружить.

«Сигнал солнечного ветра, посылаемый Солнцем, различается по силе, образуя уникальный узор», - пояснил Райзенфельд. «IBEX увидит ту же картину в возвращающемся сигнале ENA через 2-6 лет, в зависимости от энергии ENA и направления, в котором IBEX смотрит через гелиосферу. Разница во времени - это то, как мы нашли расстояние до области источника ENA в конкретном направлении».

Затем они применили этот метод для построения трехмерной карты с использованием данных, собранных за полный солнечный цикл с 2009 по 2019 год.

«Делая это, мы можем видеть границу гелиосферы так же, как летучая мышь использует сонар, чтобы «увидеть» стены пещеры», - добавил он.

Причина, по которой сигнал возвращается на IBEX так долго, заключается в огромных расстояниях. Расстояния в Солнечной системе измеряются в астрономических единицах (а.е.), где 1 а.е. - это расстояние от Земли до Солнца. Карта Райзенфельда показывает, что минимальное расстояние от Солнца до гелиопаузы составляет около 120 а.е. в направлении, обращенном к межзвездному ветру, а в противоположном направлении оно простирается по крайней мере на 350 а.е., что является пределом расстояния для метода зондирования. Для справки, диаметр орбиты Нептуна составляет около 60 а.е.