Астрономы создали трехмерную карту гелиосферы

Об этом они пишут в журнале Astrophysical Journal. Оказалось, что кратчайшее расстояние до гелиопаузы составляет 110−120 астрономических единиц, а в направлении хвоста гелиосфера простирается по крайней мере на 350 астрономических единиц.

Гелиосфера — это большой регион вокруг Солнца, созданный солнечным ветром. По форме он напоминает комету: почти сферическая на одном конце, а на обратном вытянутая. Так произошло через взаимодействие солнечного ветра с межзвездным пространством и через движение Солнечной системы в Млечным Путем. Первое понимание масштабов этого региона астрономы получили, когда «Вояджер-1» в 2004 году на расстоянии 94 астрономических единиц от Солнца пересек границу ударной волны (termination shock). В 2008 году этот предел одолел и «Вояджер-2». Аппараты продолжили изучать размеры гелиосферы и наконец достигли гелиопаузы.

«Вояджер-1» сделал это в 2012 году на расстоянии 122 астрономических единиц, а «Вояджер-2» в 2018 на расстоянии 119 астрономических единиц. Таким образом, прямые измерения гелиосферы происходили только вдоль двух траектории космических кораблей в конкретные временные промежутки. В 2008 году начал работу Interstellar Boundary Explorer (IBEX), который фиксирует нейтральные атомы с высокой энергией с внешней части гелиосферы, расположенной между пределом ударной волны и гелиопаузой. Благодаря ему стало возможным оценить размеры гелиосферы удаленно.

Определяя задержку во времени между возмущением давления солнечного ветра, которые наблюдаются на расстоянии одной астрономической единицы (расстояние между Землей и Солнцем) и соответствующими изменениями в потоке нейтральных атомов, можно определить расстояние до источника этих частиц в пределах гелиосферы. Исследователи назвали эту технику зондированием, по прямой аналогии с подводными гидролокаторами, а задержку во времени назвали прослеживанием. Новая работа использует этот метод, но применяет его к полной плоскости неба, чтобы зафиксировать глобальную форму гелиосферы и впервые создать эмпирическую трехмерную карту гелиосферы. Ученые обратились к данным IBEX, собранных за полный солнечный цикл с 2009 по 2019 годы. За это время аппарат создал 22 карты неба, которые собирались последовательно в 6-месячные интервалы. Таким образом, в любом направлении можно соотнести поток нейтральных атомов по времени с динамическим давлением солнечного ветра, используя временной ряд из 22 точек.

Исследователи создали трехмерные карты гелиосферы и проанализировали их, чтобы выявить особенности этого региона. Оказалось, что полученная форма гелиопаузы не зависит от модели границы ударной волны. Она сжимается южнее передней части гелиосферы, имеет четкий хвост и отклоняется немного южнее направления потоков межзвездной среды. Это соответствует ожиданиям по формированию гелиосферы под влиянием межзвездной среды. При сравнении с теоретическими моделями, полученная с помощью данных IBEX форма действительно наиболее соответствует «комете». Предполагаемая нижняя граница обратной вытянутой части гелиосферы составляет 380 астрономических единиц. Кратчайшее расстояние до гелиопаузы составляет 110−120 астрономических единиц.

Перевод материала nauka.ua