“流畅的羊角面包” - 揭示太阳系的真实形状

更新了氦圈模型

更新的模型表明了太阳的影响的泡沫的影响,氦圈(在黄色中看到),可能是放气的羊角面包形状,而不是由其他研究表明的长尾彗星形状。信用:Oper,等

科学家们开发了一种新的预测方法来预测环绕我们太阳系的气泡的形状美国宇航局任务。

我们的太阳系的所有行星都被丢弃在磁泡中,在太阳不断流出的材料中,太阳风雕刻出空间。在这种泡沫外部是星际介质 - 电离气体和磁场,填充我们的星系中的恒星系统之间的空间。一个问题科学家试图多年来回答这个泡沫的形状,这在我们的太阳轨道中间穿过空间,这是我们的银河系的中心。传统上,科学家认为螺旋圈作为彗星形状,具有圆形的前缘,称为鼻子,以及一条长长的尾巴后面。

研究发表在自然天文学3月份并在日志封面上举行了7月的封面,提供了一种缺乏这种长尾的替代形状:流畅的羊角面包。

从内部难以衡量的转变形状。氦圈最近的边缘距离地球超过1000亿英里。只有两位航天家宇宙飞船直接衡量该地区,让我们只有两个地面真实数据的地面真实数据。

Ibex Heliotail.

一些研究表明,氦圈具有长尾,就像彗星一样,尽管新的模型指向缺乏这种长尾的形状。学分:美国宇航局的科学可视化工作室/概念成像实验室

从靠近地球,我们通过捕获和观察飞向地球的粒子来研究我们的边界到星际空间。这包括来自银河系的远处部分的带电粒子,称为银河系宇宙射线,以及已经在我们的太阳系中的那些,朝向精神病术中出现,并通过复杂的电磁过程反弹。这些被称为能量中性原子,并且因为它们是通过与星际介质的互动而产生的,因此它们充当用于绘制氦圈边缘的有用代理。这就是NASA的星际边界资源管理器或IBEX,使命研究了岩石圈,利用这些颗粒作为一种雷达,将我们的太阳系对星际空间的边界进行了追踪。

为了弄清楚这些复杂的数据,科学家们利用计算机模型将这些数据转化为对日球层特征的预测。Merav Opher是这项新研究的主要作者,是由美国国家航空航天局和美国国家科学基金会资助的位于波士顿大学的DRIVE科学中心的负责人,该中心专注于这一挑战。

这种奥运型号的最新迭代使用美国国家航空航天局行星科学任务的数据,以表征材料中材料的行为,填补了氦圈的泡沫,并在其边界获得另一个视角。美国宇航局卡西尼泳装使命携带仪器,旨在研究被困的粒子土星在磁场,也使得对朝向内太阳系的颗粒进行观察。这些测量与IBEX类似,但在幽冥圈的边界提供了不同的视角。

此外,美国宇航局的新视野号任务还提供了拾取离子的测量,拾取离子是在太空中电离的粒子,它们被拾取并随太阳风移动。由于它们的起源不同于从太阳流出的太阳风粒子,皮卡离子比其他太阳风粒子要热得多——这就是Opher的工作所依赖的事实。

幽极影片块宇宙射线

我们的光圈阻止了许多宇宙射线,在这个动画形象中显示为明亮的条纹,从到达我们太阳系的行星。信用:美国宇航局的戈达德太空飞行中心/概念图像实验室

“有两个液体混合在一起。在波士顿大学天文学教授,您有一个很冷的一个很冷,一个组成部分,即拾取离子,“奥克斯教授互惠们说。“如果你有一些冷液和热流体,你将它们放在太空中,他们不会混合 - 它们将主要分开演变。我们所做的是,太阳风的这两个部件分开,模拟了氦圈的3D形状。“

考虑到太阳风的组件分别,结合奥克瑟早期的工作利用太阳磁场作为形成日球层的主导力量,创造了一个泄气的羊角面包形状,两股喷流从日球层的中央球状部分卷曲,明显缺乏许多科学家预测的长尾。

“因为拾取离子主导了热力学,所以一切都是非常球形的。但是因为他们将系统迅速离开超出终止震荡,整个氦圈放气,“开关了。

我们盾牌的形状

氦圈的形状不仅仅是一个学术好奇问题:氦圈对太阳系的盾牌抵御余下的星系。

像超新星一样的其他星系系统中的精力充沛的事件可以加速颗粒以实现光速。这些颗粒在所有方向上都火箭,包括进入我们的太阳系。但是,氦圈作为一个盾牌:它吸收了四分之三的这些巨大的精力充沛的颗粒,称为银河系宇宙射线,这将进入我们的太阳系。

比较地核

要了解外产的潜在居住性,它可以帮助科学家了解我们的氦圈是否更紧密地与BZ CAM(左)的相对缩短的天空圈,米拉(右)的长星圈,或完全具有另一种形状。信用:ASA / Casalegno / Galex

那些幸存下来的可能会造成严重破坏。我们在地球上受到地球磁场和大气层的保护,但太空或其他世界的技术和宇航员却暴露在外。电子设备和人体细胞都可能被银河宇宙射线的影响所破坏——而且因为银河宇宙射线携带了如此多的能量,它们很难以一种实际的方式在太空旅行中被阻挡。日球层是宇航员抵御银河宇宙射线的主要屏障,所以了解它的形状以及它如何影响银河宇宙射线射入太阳系的速度是规划机器人和人类太空探索的关键考虑因素。

幽冥圈的形状也是寻求其他世界生活的难题的一部分。来自银河系宇宙射线的破坏性辐射可以使世界无法居住的世界,这是我们的太阳系,因为我们的强天体盾牌。正如我们了解更多关于我们的光圈如何保护我们的太阳系 - 以及如何在整个太阳系历史中改变的保护 - 我们可以寻找可能具有类似保护的其他星系系统。部分是形状:我们的赫希主题是长尾彗星形状,放气羊角面包还是完全别的东西吗?

无论幽默圈的真实形状如何,即将到来的NASA使命将成为解开这些问题的福音:星际映射和加速探测,或IMAP。

定于2024年发射的IMAP将绘制出从日球层边界流回地球的粒子。IMAP将以IBEX任务的技术和发现为基础,进一步阐明日球层、星际空间的本质,以及银河宇宙射线如何进入我们的太阳系。

Oper的驱动科学中心旨在为IMAP发射时创建一个可测试的氦圈模型。他们的预测结果和其他特征的氦圈 - 以及如何反映在从边界回来的粒子中 - 将为科学家提供与IMAP的数据进行比较的基线。

天体物理学家揭示了我们太阳系保护泡沫的新模型,幽光圈有关这项研究的更多信息。

参考:“由磁性动力学建模的小而圆形的光圈,采用拾取离子”,亚伯拉罕Loeb,James Drake和Gabor Toth,1920年3月16日,自然天文学
DOI: 10.1038 / s41550 - 020 - 1036 - 0

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