Данные Cassini/IBEX меняют представление о форме гелиосферы

Ранее предполагалось, что двигаясь в космическом пространстве, наше Солнце и планеты находятся внутри пузыря, который похож на комету, с длинным хвостом и тупым носом. Последняя информация от Кассини, и других инструментов, показывает, что местное межзвёздное магнитное поле по-другому формирует гелиосферу.

Солнечная Система находится в пузыре в межзвёздной среде – под названием “гелиосфера” – которую создаёт солнечный ветер. На протяжении последних 50 лет учёные полагали, что форма, которую солнечный ветер высекает в межзвёздной пыли, напоминает комету, с длинным хвостом и тупым носом, что вызвано движением Солнечной Системы сквозь пыль.

Heliosphere – гелиосфера; heliosheath – гелиопустошь; termination shock - область снижения скорости.

Данные, полученные благодаря прибору для изучения магнитосферы (Magnetospheric Imaging Instrument - MIMI) на борту исследовательского зонда Кассини и научно-исследовательского спутника, предназначенного для изучения границы Солнечной системы и межзвёздного пространства (Interstellar Boundary Explorer - IBEX), демонстрируют, что существуют другие силы, воздействующие на форму, и что гелиосфера по форме больше напоминает пузырь.

До сих пор считалось, что форма гелиосферы образуется не иначе как путём взаимодействия частиц солнечного ветра с межзвёздной средой, получающееся “сопротивление” образует тонкий хвост. Новые данные позволяют предположить, что межзвёздное магнитное поле обволакивает гелиосферу и внешний слой, который называется гелиопустошь (heliosheath), оставляет сферическую форму гелиосферы в покое. Ниже изображение, на котором показано, как выглядела гелиосфера в соответствии с ранними представлениями, до того как были получены новые данные.

Кроме того, новые данные обеспечивают более чёткую информацию о толщине гелиосферы, от 40 до 50 астрономических единиц. Это означает, что космические аппараты НАСА Voyager 1 и Voyager 2, которые сейчас движутся сквозь гелиосферу, выйдут в межзвёздное пространство до 2020 года. Согласно предыдущим подсчётам предполагалось, что это произойдёт не раньше 2030 года.

 MIMI был изначально разработан для изучения магнитосферы Сатурна и окружающей среды заряженных частиц. Т.к. Кассини расположен далеко от Солнца, его позиция также уникальна для измерения высокоэнергетических нейтральных атомов, исходящих от границ гелиосферы. Высокоэнергетические нейтральные атомы формируются, когда холодный нейтральный газ вступает во взаимодействие с электрически заряженными частицами в плазменном облаке. Положительно заряженные ионы в плазме не могут восстанавливать собственные электроны, таким образом, они захватывают их у атомов холодного газа. Образующиеся частицы нейтрально заряжены и способны ускользать от тяги магнитных полей и отправляться в космическое пространство.

Высокоэнергетические нейтральные атомы формируют магнитные поля вокруг планет, но они также порождаются в результате взаимодействия между солнечным ветром и межзвёздной средой. Том Кримигис, ведущий исследователь программы MIMI в Лаборатории прикладной физики Университета имени Джонса Хопкинса в Лауреле, Мериленд, и его коллеги не были уверены в том, что инструменты на борту Кассини смогут определить источники высокоэнергетических нейтральных атомов из гелиосферы. Но после четырёхлетнего исследования Сатурна они посмотрели данные, полученные от зонда, с целью определить наличие частиц от других источников за пределами газовой планеты. К своему удивлению они обнаружили достаточно информации, чтобы составить карту интенсивности атомов, и открыли пояс раскалённых частиц высокого давления, где межзвёздный ветер обдувает пузырь гелиопустоши.

Данные зонда Кассини дополняют те, что были получены со спутника IBEX и обоих космических аппаратов Voyageur. Объединённая информация позволяет учёным завершить картину нашего маленького уголка космоса. Здесь вы сможете увидеть короткую анимацию о гелиосфере по данным Кассини. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science за 13 ноября.