Далеч отвъд Плутон, където слънчевата светлина е слаба, а планетите са далеч назад, космическият апарат New Horizons на НАСА се движи през регион, където слънчевият поток започва да губи своето влияние. Там поток от заредени частици, наречен слънчев вятър, постепенно се забавя. Новите измервания помагат да се разбере защо. Отговорът се крие в тиха, постоянна среща с материала, който се носи в междузвездното пространство.
Екип, ръководен от д-р Хедър Елиът (Heather Elliott) от Югозападния изследователски институтв Сан Антонио, Тексас, установи, че слънчевият вятър, измерен от New Horizons на 58 астрономически единици от Слънцето, е с 13% до 15% по-бавен от слънчевия вятър, измерен близо до Земята, на 1 астрономическа единица. Това потвърждава по-рано установена закономерност. Предишни измервания между 30 и 43 астрономически единици показват забавяне от около 5% до 10%.
Промяната не е драматична по начина, по който би била ударна вълна. Но на тези огромни разстояния тя е от значение.
"Докато слънчевият вятър се отдалечава от Слънцето със свръхзвукова скорост, между 1 и 3 милиона км/час (300-800 км/сек), в крайна сметка той среща входящи междузвездни неутрални газови частици, навлизащи в хелиосферата", обяснява Елиът. "Тези неутрални междузвездни атоми се йонизират чрез обмен на заряд с йони на слънчевия вятър, добавяйки маса към слънчевия вятър, поемайки междузвезден материал, който забавя слънчевия вятър."
Поток от заредени частици, наречен слънчев вятър, постепенно се забавя. Соларната сонда "Паркър" е наблюдавала обратни превключвания (switchbacks) - разпространяващи се смущения в слънчевия вятър, които заставят магнитното поле да се огъне наобратно - все още необяснено явление, което може да помогне на учените да открият повече информация за това как слънчевият вятър се ускорява от Слънцето. Кредит: NASA's Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Lab/Adriana Manrique Gutierrez
Сила на съпротивление извън Слънчевата система
Слънчевият вятър тръгва от Слънцето и духа навън през хелиосферата, огромния балон, издълбан от слънчевите частици и магнитни полета. Близо до Земята учените имат изобилни измервания. Много по-малко се знае за условията във външната хелиосфера. Това е така, просто защото много малко космически кораби са пътували там, а още по-малко са носили инструменти, способни да наблюдават слънчевия вятър по пътя.
Това прави New Horizons необичайно ценен. Космическият апарат, изстрелян към Плутон и отвъд него, сега е на около 66 астрономически единици от Слънцето. Неговият инструмент, наречен "Слънчев вятър около Плутон" или съкратено SWAP (Solar Wind Around Pluto instrument), събира редки измервания в регион, където трафикът на космически апарати е почти не съществува.
Новият анализ се фокусира върху наблюдения, събрани, докато New Horizons се е движил от около 21 до 58 астрономически единици. За да отделят истинското забавяне, свързано с разстоянието, от обичайните промени в слънчевата активност, екипът е сравнил тези измервания на външната хелиосфера с данни за слънчевия вятър, събрани близо до Земята и разпространени навън. Те също така са използвали симулации, които са включвали, а след това са изключвали, междузвезден неутрален материал.
Това сравнение се оказа решаващо. Скоростта на слънчевия вятър се променя по повече от една причина. Условията на Слънцето се променят с времето и тези промени се разпространяват навън. Ако космически кораб, намиращ се далеч, засече по-бавен вятър, причината може да е променящият се слънчев източник, а не само изминатото разстояние. Изследователите се опитват да разграничат тези ефекти, съпоставяйки външните измервания с условията във вътрешната хелиосфера и компютърните модели.
Проучване, ръководено от SwRI, хвърля светлина върху забавянето на слънчевия вятър, докато той се отдалечава от Слънцето и взаимодейства с междузвездния материал, който поема. Космическият апарат New Horizons на НАСА измерва слънчевия вятър, докато се движи отвъд орбитата на Уран към външната част на Пояса на Кайпер (червената област), като подробно описва постепенното забавяне, причинено от взаимодействията с междузвездния материал (червена линия). Кредит: SwRI
New Horizons улови дълъг участък от необичайно слаб вятър
Един интервал се открои. От края на 2018 г. до началото на 2023 г. New Horizons измерwa продължителен период от необичайно бавен слънчев вятър. В минимума си скоростта спадна до около 298 километра в секунда. Това е доста под приблизително 400 километра в секунда, използвани като номинална референтна стойност.
Този спад не бе причинен само от едно нещо.
Проучването заключава, че около половината от спада може да се проследи до променящи се условия на Слънцето. През този период слънчевата активност е била ниска, а ъгълът на наклона на хелиосферния токов слой също е бил нисък. Това означава, че короналните стримери, които излъчват бавен вятър, са били ограничени до по-ниски географски ширини. Тъй като New Horizons остава близо до равнината на еклиптиката, той е бил в позиция да приема този бавно движещ се поток.
Останалата част от забавянето се дължи на дългосрочния ефект, който екипът се опитва да измери приоритетно. Това е постепенното натрупване на междузвезден материал, докато вятърът се движеше навън.
С други думи, New Horizons наблюдава както времето, така и климата. Той открива временни промени, свързани с цикъла на слънчевата активност. Тези промени се наслагват върху по-широка тенденция на забавяне, която се натрупва с разстоянието.
Симулациите потвърждават това. Когато изследователите използват модели без междузвездни неутрални частици, прогнозираната скорост на вятъра остава твърде висока във външната хелиосфера. Когато обаче включват входящия междузвезден материал и процеса на приемане на йони, моделираните скорости спадат и съвпаднат много по-добре с това, което New Horizons реално записва.
Тази графика показва траекториите на мисии външно от хелиосферата в хелиоцентрични координати на еклиптиката на Овен, когато тези мисии са измервали плазмата на слънчевия вятър. Кредит: The Astrophysical Journal
Улика за това какво предстои
Забавянето е от значение и защото New Horizons се насочва към една от най-важните граници на Слънчевата система - крайната граница на ударната вълна. Това е регионът, където слънчевият вятър би трябвало рязко да се забави до по-малко от локалната скорост на звука в околната плазма.
"Вояджър 2" пресича тази граница на 84 астрономически единици и регистрира рязък спад в скоростта. В този случай намалението е било от порядъка на 46% при ударната вълна, а по-широкото обсъждане в статията отбелязва, че "Вояджър 2" е установил приблизително 56% намаление по време на пресичането. За сравнение, промяната, която New Horizons вижда сега, е много по-незначителна.
Това разграничение е важно, защото постепенното забавяне само по себе си не е достатъчно, за да докаже, че космическият апарат се приближава до границата на ударната вълна. Временните промени в слънчевите условия могат да имитират част от този сигнал. В статията се твърди, че измерванията на New Horizons трябва да се интерпретират в контекст, наред с данните за вътрешната Слънчева система и симулациите, ако учените искат да знаят дали космическият апарат наистина се приближава до тази граница.
Въпреки това, космическият апарат дава на изследователите нещо, което им е липсвало от десетилетия - непрекъснати измервания във външната хелиосфера на Слънцето.
Хелиосферни граници
"В крайна сметка слънчевият вятър достига външните граници на хелиосферата – сферата на влияние, където слънчевият вятър влияе върху космическата среда – където взаимодейства с входящия междузвезден материал. Формата и свойствата на тези хелиосферни граници контролират количеството галактически космически лъчи, които могат да навлязат в нашата Слънчева система и да достигнат Земята", обяснява Елиът. "Следователно данните от New Horizons, комбинирани с наблюдения от други мисии, като IBEX, IMAP и Voyager, ще подобрят разбирането ни за границата на слънчевата система."
Това е отвъд картографирането. Галактическите космически лъчи са една от най-сериозните опасности за дългосрочните човешки космически полети. Те могат да повредят електрониката и да повишат риска от рак за астронавтите извън защитната атмосфера на Земята.
"Тези нови данни биха могли да бъдат изключително полезни при прогнозиране на външните граници на хелиосферата и слънчевата система и в крайна сметка на количеството излагане на астронавти, спътници и космически кораби на вредно космическо лъчение от галактически космически лъчи, особено когато се стремим към по-амбициозни изследвания на по-дълбокия космос", посочва Елиът.
Отвъд нашата собствена Слънчева система
Констатациите могат да помогнат на учените да мислят отвъд нашата собствена звезда. Смята се, че други звезди образуват подобни защитни мехури, наречени астросфери, тъй като ветровете им се тласкат обратно към околната междузвездна материя. Изучаването на поведението на нашата хелиосфера би могло да изостри представите за това как функционират и тези далечни системи.
"Изучаването на хелиосферата е като решаването на космически пъзел", отбелязва Елиът. "Не само научаваме повече за това как приключва влиянието на Слънцето, но и получаваме по-задълбочено разбиране за границата между нашата Слънчева система и междузвездното пространство – критична стъпка към планирането на бъдещи междузвездни пътувания."
Д-р Алън Стърн, главен изследовател на мисията New Horizons, заяви, че космическият кораб остава уникален в тази си роля.
"New Horizons" на НАСА продължава да бъде единственият космически кораб във външната хелиосфера на Слънцето и да дава важни нови прозрения, които да надградят откритията на почитаните сонди Voyager", заявява Стърн. "Нашите изследвания на хелиосферата, като това, са практически непрекъснати и предоставят важни нови набори от данни, за да разберем по-добре външната хелиосфера на Слънцето и нейния терминиращ регион далеч отвъд орбитата на Плутон."
Практически последици от изследването
Тази работа дава на учените по-добър начин да оценят как се променя слънчевият вятър, преди да достигне ръба на хелиосферата, което помага за подобряване на прогнозите за това къде може да се намира тази граница и колко ефективно блокира галактическите космически лъчи.
Това има практическа стойност за планирането на мисии в дълбокия космос, защитата на електрониката на космическите кораби и разбирането на радиационната среда, с която бъдещите астронавти биха могли да се сблъскат по време на пътувания до Луната, Марс и отвъд.
Справка: Heather A. Elliott et al; The Gradual Slowing of the Solar Wind in the Outer Heliosphere; The Astrophysical Journal 2026 ApJ 1001 55; DOI: 10.3847/1538-4357/ae39c6
Източник: Astronomers discover why solar winds gradually slow down on their way out of the solar system, The Brighter Side of News.
Още по темата
Космос
Слънчевата система прилича на куршум, кроасан или картоф
Космос
Огромният космически балон - хелиосферата - пази живота на Земята, но знаем много малко за него
Космос
Слънчевата система е пресекла вълната на Радклиф по време на миоцена
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Прост Човек
Колко бързо става квантовото вплитане? Учени го изследват в атосекунден мащаб
Прост Човек
Последната теорема на Стивън Хокинг преобръща времето и причинността
Прост Човек
Разрязването на фотон на две създава безкраен рояк от частици
zlatkov
Учени сканират 74 милиона радиосигнала от междузвезден обект за признаци на извънземни технологии