Границу гелиосферы впервые картографировали с помощью метода эхолокации
На основе данных с космического аппарата IBEX астрофизики смогли создать трехмерную карту внешней границы гелиосферы. Они применили подход, который можно назвать космической эхолокацией: зонд на протяжении десяти лет улавливал отраженные от этой области космоса обратно в Солнечную систему высокоэнергетические нейтральные атомы.
Результаты анализа данных с приборов зонда Interstellar Boundary Explorer (IBEX, «Исследователь межзвездных границ») опубликованы в журнале The Astrophysical Journal. Научную работу подготовили сотрудники Лос-Аламосской национальной лаборатории США (LANL), университетов Принстона, Нью-Хэмпшира, Монтаны и Юго-Западного научно-исследовательского института. Также в подготовке статьи участвовали специалисты из Университета Ваикато (University of Waikato) и Центра космических исследований Польской академии наук (CBK PAN).
Как описывает работу ведущий автор исследования Дэн Рейсенфелд (Dan Reisenfeld), IBEX вел себя словно летучая мышь в пещере. Только вместо сонара или голоса животного использовался солнечный ветер. В течение целого цикла активности Солнца (с 2009 по 2019 год) аппарат измерял проносящийся мимо него в сторону межзвездного пространства поток частиц. И одновременно с этим пытался уловить возвращающиеся обратно атомы.
Далеко за пределами орбиты Нептуна (порядка 60 астрономических единиц, или девяти миллиардов километров) солнечный ветер сталкивается с межзвездной плазмой. Это взаимодействие не только замедляет испущенные Солнцем частицы, но и порождает стабильный поток высокоэнергетических нейтральных атомов (ENA). Он довольно слабый, но уловимый и, что самое главное, имеет строго уникальную природу — нигде, кроме гелиосферной мантии, ENA с искомыми характеристиками возникнуть не могут.
Путь солнечного ветра от звезды до гелиосферной мантии занимает от двух до шести лет. Тщательно измеряя активность Солнца и поток ENA, ученые сопоставили эти два разнонаправленных потока частиц. В результате удалось впервые составить трехмерную карту границы гелиосферы — зная скорость движения материи и время, которое ей потребовалось для прохождения всего пути, легко можно измерить пройденное расстояние.
Разрешающая способность придуманного американскими астрофизиками метода пока не поражает воображение. В направлении, противоположном движению межзвездной плазмы, границу гелиосферы удалось определить на расстоянии 120 астрономических единиц от Солнца. А вот с противоположной стороны Солнечной системы, куда гелиосфера вытягивается «хвостом», пока нет. Карта показывает, что она простирается на 350 астрономических единиц, но это предел возможностей «космического сонара» IBEX. Уточнить карту получится только благодаря дальнейшим наблюдениям.
Защитный пузырь гелиосферы
Наша родная звезда — Солнце — каждую секунду выбрасывает в окружающее пространство не только невероятное количество фотонов разных энергий, но и около миллиона тонн вещества. В основном это электроны, протоны (ядра водорода) и альфа-частицы (ядра гелия). В совокупности их называют солнечным ветром. На Земле мы косвенно можем наблюдать его взаимодействие с атмосферой, когда видим полярные сияния.
Но в космосе этот поток частиц способен пройти большой путь, прежде чем натолкнется на препятствие. Чаще всего солнечный ветер встречает на своем пути межзвездную плазму. Это происходит примерно в 75-90 астрономических единицах от нашей звезды — регион называется границей ударной волны. Здесь испущенные Солнцем протоны, альфа-частицы и электроны замедляются с 400 километров в секунду до менее чем 100: движение солнечного ветра становится дозвуковым.
Да, несмотря на смущающее название, скорость звука — строгое физическое понятие, характеризующее скорость распространения упругих волн, и для космического пространства ее тоже можно рассчитать. Благодаря сравнительному обилию выбрасываемого Солнцем вещества в пределах гелиосферы средняя скорость звука составляет порядка 100 километров в секунду. Точное значение зависит от активности звезды.
Когда вещество резко снижает скорость движения со сверхзвуковой, происходит множество интересных процессов. В случае гелиосферы за границей ударной волны (Termination shock) располагается гелиосферная мантия (начинается в 80-100 астрономических единицах от Солнца). Здесь плазма сжимается, начинается ее турбулентное движение и возникают те самые ENA — к ядрам водорода или гелия присоединяются потерявшие часть энергии электроны.
Но гелиосфера на этом не заканчивается, внешняя ее граница — гелиопауза. Там скорость испускаемых Солнцем частиц окончательно сравнивается с межзвездной плазмой, и они перемешиваются. Последняя представляет собой такой же солнечный ветер, только испущенный другими звездами. Именно ее нашли астрофизики с помощью зонда IBEX — в гелиопаузе поток ENA снова падает. Ученые смогли это сделать впервые, хотя и не со всех сторон от Солнца.
Для понимания процессов формирования и эволюции планетных систем ученым чрезвычайно важно изучение гелиосферы. Именно она защищает нас от большей части галактических лучей. Вероятно, именно благодаря наличию гелиосферы в принципе стало возможным существование развитой жизни на Земле.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые создали математическую модель, которая показала вероятную гибель древнего спутника Венеры из-за гравитационных сил. Теоретическое исследование предлагает один из сценариев развития Солнечной системы, чтобы понять причины кардинальных различий в эволюции Земли и ее соседки.
Почему один человек легко заводит друзей, а другой предпочитает держаться в стороне? Откуда берется привычка все планировать? Почему некоторые люди сомневаются в себе? Международный коллектив ученых проанализировал данные о геномах миллиона человек и выявил 1260 независимых генетических вариантов, связанных с основными пятью чертами личности человека. Результаты исследования показали, что на индивидуальные особенности личности влияет не только воспитание, опыт и окружающая среда, но также гены.
Исследователи из МФТИ и Объединенного института высоких температур РАН определили, при каких условиях квазиклассические модели водородной плазмы начинают давать нефизичные результаты. Ученые показали, что при достаточно сильном взаимодействии частиц такие модели перестают правильно учитывать квантовые эффекты, связанные с принципом Паули. В результате в расчетах возникают нефизичные электрон-ионные кластеры, а моделируемая система теряет устойчивость.
Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт-Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения «волн Россби». В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений.
Международная группа физиков зафиксировала под землей в США аномальный всплеск энергии, похожий на прямое столкновение невидимой частицы темной материи с обычным веществом. Подземные датчики поймали сигнал, который не удалось списать ни на один из известных науке видов радиации или фоновых помех.
Мумии сохраняют следы не только болезней и травм, но и самих процедур, которым подвергали тела после смерти. Компьютерная томография головы мумии, много десятилетий пролежавшей в музее, раскрыла не совсем привычный способ извлечения мозга и другие детали бальзамирования.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии