Симуляция помогла «ощупать» магнитное поле за пределами гелиосферы

Солнце испускает поток заряженных частиц, называемых солнечным ветром, которые движутся со сверхзвуковыми скоростями (около 450 км/c). Когда эти частицы (преимущественно гелиево-водородная плазма) долетают до гелиопаузы, области, где давление звездного и солнечного ветра выравнивается, их скорость падает до 100 км/с. Эту область называют границей ударной волны (termination shock). Снаружи имеется еще одна ударная волна — головная — которая является зоной торможения межзвездного вещества (bow wave). В районе между внутренней ударной волной и гелиопаузой (heliopause) протоны от солнечного ветра отнимают электроны у атомов межзвёздного газа и создают так называемые энергичные нейтральные атомы (ЭНА).

NASA

Группа астрофизиков во главе с ученым из исследовательского института Southwest смогла разграничить области происхождения частиц, обладающих различными энергиями, внутри IBEX-ленты. Она также смогла определить магнитную индукцию и направление ближнего межзвездного магнитного поля, непосредственно взаимодействующего с «лентой». Работа ученых опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Несколько лет назад IBEX зарегистрировал необычный источник самых обширных и мощных потоков энергичных нейтральных атомов, летящих в сторону гелиосферы из области межзвездного пространства. Этот источник назвали IBEX-лентой. Она находится в районе между внутренней ударной волной и гелиопаузой и опоясывает всю гелиосферу. Одна из вероятных теорий происхождения этого пояса заключается в том, что на энергичные нейтральные атомы, источникам которых по одной из версий считается Солнце, оказывает действие ближнее межзвездное магнитное поле.

Частицы солнечного ветра, удалившись примерно на расстояние 100 астрономических единиц от Солнечной системы, вступают в контакт с межзвездным магнитным полем. Магнитное поле задерживает частицы и отбрасывает их назад в гелиосферу, где их регистрирует IBEX с помощью камер энергичных нейтральных атомов IBEX-Hi (работает в диапазоне от 0,3 до 6 кэВ) и IBEX-Lo (работает в диапазоне от 0,01 до 2 кэВ). Эти частицы несут информацию обо всех взаимодействиях с межзвездным магнитным полем.

Астрофизики провели 3D моделирование, основываясь на симуляции взаимодействия солнечного ветра и местной межзвездной среды и магнитогидродинамическом описании солнечной и межзвездной плазмы. На его основе они построили карту происхождения частиц ленты, обладающих разными энергиями и скоростями вне гелиопаузы. Расчеты показывают, что частицы с разными энергиями приходят из разных областей межзвездного пространства. Это дает информацию о ближнем межзвездном магнитном поле.

Также ученые на основе гипотезы о том, что местное межзвездное магнитное поле оказывает непосредственное влияние на IBEX ленту, смогли определить магнитную индукцию (2.93 ±0.08 микроГаусс) и направление вектора магнитной индукции этого поля (азимут 293°.0±1°.5 и высота 21°.5±1°.5 ) на расстоянии до 1000 АЕ от Солнца, где оно не затронуто влиянием гелиосферы.

Результаты, полученные астрофизиками, согласуются с результатами, полученными аппаратом Voyager 1, который в конце 2004 года преодолел границу гелиосферной ударной волны.

«Новые результаты могут быть использованы для того, чтобы лучше понять, как наша космическая среда взаимодействует с межзвездной средой за пределами гелиопаузы», — заметил Эрик Кристиан, участник программы IBEX. Понимание этого взаимодействия, по мнению ученых, может пролить свет на природу происхождения IBEX ленты, которая до сих пор остается неясной.

Кристина Уласович



Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.