Зонды "Вояджер" покинули гелиосферу несколько лет назад, но даже путешествуя через межзвездное пространство, они по-прежнему делают важные открытия. Детальный анализ данных, собранных обоими зондами, показал наличие в межзвездной среде электронов, движущихся почти со скоростью света. Ученые считают, что электроны приводятся в движение ударными волнами от крупных извержений Солнца, но примерно в 670 раз быстрее их.
Космические зонды "Вояджер-1" и "Вояджер-2" продолжают предоставлять новые невероятные данные, хотя с момента завершения их основной миссии по изучению газовых гигантов в Солнечной системе прошло несколько десятилетий. Это единственные искусственные объекты, которые пересекли границы гелиосферы - защитного «пузыря» из частиц и магнитных полей, создаваемых нашим Солнцем, - и вошли в межзвездное пространство, обеспечивая человечество уникальными данными.
Согласно последним данным, собранным зондами, ученые обнаружили электроны, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света. Эти электроны ускоряются ударными волнами от крупных извержений на Солнце, но примерно в 670 раз быстрее их. Зонды "Вояджер" продолжают свое путешествие в межзвездном пространстве и первыми зафиксировали эту уникальную физику в царстве между звездами.
Анализ данных, собранных зондами "Вояджер", проводила группа физиков под руководством ученых из Университета Айовы. Их усилия были опубликованы в The Astronomical Journal.
Дальнейшие открытия зондов
Поверхность нашего Солнца постоянно излучает солнечный ветер - поток плазмы, электрически заряженных частиц, в основном протонов, электронов и альфа-частиц. Солнечный ветер теряет скорость, и давление галактических ветров начинает перевешивать давление солнечного ветра на границе гелиосферы, известной как гелиопауза. Но солнечный ветер частично проникает через гелиопаузу в межзвездную среду.
Условия в мчежзвездном пространстве сильно различаются, и не совсем понятно, что происходит с солнечным ветром и частицами, которые летят так далеко. Зонды дают нам возможность узнать больше по этой теме.
Перемещенные к окраинам нашей Солнечной системы ударными волнами от солнечных извержений, таких как выбросы корональной массы, заряженные частицы, кажется, ускоряются и, как следствие, быстрее, чем солнечный ветер. Вновь зарегистрированные потоки электронов ускоряются вдоль силовых линий магнитного поля. Электроны движутся со скоростью, близкой к скорости света, примерно в 670 раз быстрее, чем ударные волны, которые первоначально их двигали.
Оба «Вояджера» зарегистрировали эти быстрые электроны. Через несколько дней до зондов достигли колебания плазменных волн, вызванные низкоэнергетическими электронами. Сама ударная волна в некоторых случаях доходила до зондов даже через месяц.
Новый механизм
Сейчас астрономы предлагают новую модель того, что происходит с этими частицами в межзвездном пространстве. Все начинается с мощного извержения на поверхности Солнца, которое посылает квазисферическую ударную волну в солнечную систему. Такая волна распространяется со скоростью примерно 1 600 000 километров в час. Даже на таких скоростях ударным волнам требуется больше года, чтобы достичь "Вояджера". Эти плазменные волны в конечном итоге попадают в межзвездное пространство, где сталкиваются с электронами, испускаемыми другими звездами. Эти электроны возвращаются в межзвездное пространство по силовым линиям магнитного поля.
"Здесь мы видим механизм. Ударная волна касается линий межзвездного магнитного поля, проходящих через космический корабль, отражается и ускоряет некоторые электроны в космических лучах, - говорит Дон Гурнетт из Университета Айовы. - С помощью приборов космических лучей мы определили, что это электроны, которые были отражены и ускорены межзвездными ударными волнами, распространяющимися наружу от энергетических событий на Солнце. Это новый механизм", - добавляет он.
Это открытие может помочь физикам лучше понять динамику ударных волн и космических лучей, исходящих от солнечных вспышек и взрывающихся звезд. Физика таких явлений важна при отправке астронавтов в долгосрочные космические миссии на Луну или Марс, где они подвергаются гораздо более высоким дозам космических лучей, чем те, которые мы испытываем на Земле.
Более ранние исследования подобных процессов
Физики считают, что эти быстрые электроны в межзвездной среде отражаются усиленным магнитным полем на краю ударной волны, а затем ускоряются движением ударной волны. Затем отраженные электроны вращаются по спирали вдоль линий межзвездного магнитного поля, ускоряясь по мере удаления от ударной волны.
В статье 2014 года в The Astrophysical Letters физики Дж. Р. Джокипи и Йожеф Кота теоретически описали, как ионы, отраженные от ударных волн, могут ускоряться вдоль силовых линий межзвездного магнитного поля. Текущие исследования касаются электронов, обнаруженных зондами «Вояджер», но ученые считают, что они ускоряются аналогичным образом.
«Идея о том, что ударные волны ускоряют частицы, не нова. Все это связано с этим механизмом действия и тем фактом, что мы обнаружили его в новой среде, в межзвездной среде, где условия другие», - отмечает Гурнетт.
Источник: Университет Айовы
