Гелиосфера, или защитный «пузырь» частиц и магнитных полей, генерируемых нашим солнцем, простирается в области, вдвое превышающей орбиту Плутона. Но, несмотря на название, на самом деле это совсем не сфера. В течение многих лет астрофизики сравнивали ее форму с кометой с круглым «носом» на одной стороне и длинным хвостом, простирающимся в противоположном направлении. Тем не менее, новые исследования показывают, что она имеет другую форму - гелиосфера напоминает как круассан, так и шар.
Каждая планета в нашей солнечной системе, включая Землю, окружена защитной «мантией», производимой нашим Солнцем - гелиосферой. Это своего рода магнитный «пузырь». Этот «пузырек» вещества, постоянно выбрасываемый звездой, защищает объекты в Солнечной системе от вредных космических лучей, блокируя высокоэнергетические частицы, которые образовались в межзвездном пространстве.
Форма гелиосферы
В течение многих лет ученые пытались определить границы гелиосферы и ее форму. В течение всего последнего времени ученые полагали, что она напоминает комету с закругленным носом на одном конце и хвостом на другом. Да, это обычно представлено в учебниках, но в последние годы были предложены две другие формы, которые сейчас кажутся более вероятными.
В 2015 году, используя новую компьютерную модель и данные космического зонда Voyager 1, профессор Мерав Офер из Центра космической физики Бостонского университета и Джеймс Дрейк из Университета Мэриленда предложили другую форму гелиосферы. Они утверждали, что она имеет форму полумесяца, как свежеиспеченный круассан. В этой модели два потока излучения из комического пространства исходят из «носа», а не из одного хвоста, как у кометы.
Два года спустя, исследуя данные космического аппарата "Кассини", который вращался вокруг Сатурна в период с 2004 по 2017 г., ученые предложили еще одно видение гелиосферы. На основании этих данных исследователи пришли к выводу, что гелиосфера на самом деле почти круглая и симметричная - она не похожа ни на комету, ни на круассан, а на слегка более облупленный пляжный мяч.
Все научное сообщество, работающее в этой области более 55 лет, предполагало, что у гелиосферы есть хвост, как у кометы. Вот почему было нелегко принять такие изменения, - сказал Том Кримигис, который проанализировал данные с космических зондов
Cassini и Voyager.
Теперь Офер, Дрейк, Ави Леб из Гарвардского университета и Габор Тот из Мичиганского университета разработали новую трехмерную модель гелиосферы, которая может согласовать концепцию круассана с пляжным мячом. Их работа была опубликована в Nature Astronomy. Согласно ей, гелиосфера может иметь форму и пляжного мяча, и выпуклого круассана, это зависит только от того, где и как определяется ее граница.
Новая модель гелиосферы
В отличие от большинства предыдущих моделей, в которых предполагалось, что заряженные частицы в Солнечной системе имели одинаковую температуру, в новых исследователях заряженные частицы были разделены на две группы: частицы солнечного ветра и нейтральные частицы, которые попали в солнечную систему в электрически нейтральной форме, поэтому прошли через барьер магнитного поля.
Данные зонда New Horizons, который в настоящее время исследует пространство за пределами Плутона, показали, что частицы, поступающие из космоса, в сотни или даже тысячи раз теплее частиц солнечного ветра. Но только моделируя температуру, плотность и скорость движения двух групп частиц по отдельности, ученые обнаружили их огромное влияние на форму гелиосферы.
Новая модель показывает гелиосферу совершенно иначе, чем классическая модель кометы. Она также отличается от модели круассана и модели пляжного мяча, но содержит элементы их обоих, в зависимости от того, как именно определено ребро гелиосферы.
Авторы публикации сравнили это с преобразованием фотографии в черно-белое изображение: окончательное изображение во многом зависит от того, какой оттенок серого вы выберете в качестве разделительной линии между черным и белым. Другими словами, в зависимости от того, где определена граница гелиосферы, она может выглядеть как искривленный шар, или как раздутый пляжный мяч, или полумесяц, или круассан, как ученые пытались показать на подготовленной графике (в заглавном изображении).
Почему это так важно?
Зачем беспокоиться о форме гелиосферы? Ученые, изучающие экзопланеты, очень заинтересованы в сравнении нашей гелиосферы с подобными у других звезд. Мы ничего не знаем о том, могут ли солнечный ветер и гелиосфера внести свой вклад в жизнь.
Ученые все еще работают над тем, что именно защитный «пузырь» Солнца означает для жизни на Земле. Это, безусловно, защищает нас от частиц из межзвездного пространства, которые могут повредить нашу ДНК. Но, как признался Леб, эти частицы также могут быть полезны для жизни.
Если их достаточно, они могут вносить изменения, мутации, которые позволяют эволюцию организмов, делая их более сложными. От дозы зависит, является ли что-то ядом. В жизни важен тонкий баланс, слишком много хорошего также может навредить, - сказал Леб.
Если мы хотим понять окружающую среду, мы должны понимать всю гелиосферу, - добавил Леб.
Однако для этого требуется гораздо больше данных. Хотя ученые постепенно начинают согласовывать свои модели, они все еще ограничены тем, как мало мы знаем о самой гелиосфере. За исключением двух космических зондов Voyager, запущенных более четырех десятилетий назад, ни одна другая АМС не пересекала эту границу. И те два аппарата, которые пересекли ее, не имеют соответствующих инструментов исследования и скоро прекратят свою работу.
Источник: Бостонский университет
