Астрономы выяснили, почему Солнечная система может иметь форму круассана

Солнечная система находится в пузыре.

Ветер и солнечная радиация текут наружу, выталкивая его в межзвездное пространство. Это создает границу для солнечного влияния, поскольку объекты в солнечной системе защищены от мощного космического излучения.

Это называется гелиосферой, и понимание того, как она работает, является важной частью понимания нашей солнечной системы и, возможно, даже того, как мы и все живое на Земле можем здесь находиться.

«Как это имеет отношение к обществу? Окружающий нас пузырь, созданный Солнцем, обеспечивает защиту от галактических космических лучей, и его форма может влиять на то, как эти лучи попадают в гелиосферу», Астрофизик Джеймс Дрейк говорит: из Университета Мэриленда.

«Есть много теорий, но, конечно, то, как космические лучи могут проникать в галактики, может зависеть от структуры гелиосферы — есть ли у нее морщины, складки и тому подобное?»

Поскольку мы находимся внутри гелиосферы и ее границы на самом деле не видны, выяснить, как она выглядит, не так-то просто. Но это не невозможно. Зонды Voyager и New Horizons — это три космических корабля, которые побывали в дальних уголках Солнечной системы. Фактически, зонды «Вояджер» пересекли границы гелиосферы и в настоящее время продвигаются через межзвездное пространство.

Используя данные этих датчиков, в прошлом году ученые определили, что гелиосфера может иметь форму странного космического круассана. Теперь узнайте, как это сделать: нейтральные молекулы водорода, втекающие в Солнечную систему из межзвездного пространства, вероятно, играют важную роль в формировании формы гелиосферы.

Команда отправилась исследовать гелиосферные струи. Это двойные струи вещества, исходящие из полюсов Солнца, образованные взаимодействием магнитного поля Солнца с межзвездным магнитным полем. И вместо того, чтобы лететь прямо, он изгибается, движимый потоком между звездами — как точки на круассане. Это хвосты Солнечной системы.

Реконструкция гелиосферы с изображением самолетов. (М. Офер / AAS)

Они похожи на другие астрофизические джеты, наблюдаемые в космосе, и, как и эти другие джеты, струи Солнца нестабильны. Также кажется, что гелиосфера, образованная Солнцем, нестабильна. Исследователи хотели знать, почему.

«Мы видим, как эти самолеты сбивают нерегулярными колоннами, и [astrophysicists] Я много лет задавался вопросом, почему эти формы такие нестабильные «, Объясняет астрофизик Мерав Овер из Бостонского университета (BU), который руководил исследованием.

Команда провела вычислительное моделирование, сосредоточившись на нейтральных атомах водорода — тех, которые не несут заряд. Мы знаем об этих потоках по Вселенной, но не знаем о том, какое влияние они могут оказать на гелиосферу. Когда исследователи исключили из своей модели нейтральные атомы, солнечные струи внезапно стали стабильными. Потом они вернули их.

«Когда я вставляю его обратно, все начинает сгибаться, и центральная ось начинает вибрировать, а это означает, что что-то внутри гелиосферы стало очень нестабильным», Офир говорит.

Согласно анализу команды, это вызвано взаимодействием нейтрального водорода с ионизированным веществом в гелиосфере — самой удаленной области гелиосферы. Это порождает Нестабильность Райли и Тейлораили нестабильность, которая возникает на границе раздела между двумя жидкостями разной плотности, когда более легкая жидкость проталкивается в более тяжелую жидкость. Это, в свою очередь, приводит к широко распространенному возмущению хвостов гелиосферы.

Это четкое и изящное объяснение того, как выглядит гелиосфера, которое может иметь значение для нашего понимания того, как галактические космические лучи проникают в Солнечную систему. В свою очередь, это может помочь нам лучше понять радиационную среду Солнечной системы за пределами защитного магнитного поля и атмосферы Земли.

«Вселенная неспокойна. Наша модель BU не пытается пробиться сквозь хаос, что позволило мне определить причину. [of the heliosphere’s instability]…. нейтральные частицы водорода Офир говорит.

«Это открытие действительно является огромным прорывом, и оно действительно направляет нас к выяснению того, почему наша модель получает свою отчетливую гелиосферу в форме круассана, а другие модели — нет».

Поиск был опубликован в Астрофизический журнал.