Heliosfærens grænse kortlagt for første gang

For første gang, grænsen for heliosfæren er blevet kortlagt, give forskerne en bedre forståelse af, hvordan sol- og interstellare vinde interagerer.

"Fysikmodeller har teoretiseret denne grænse i årevis, " sagde Dan Reisenfeld, en videnskabsmand ved Los Alamos National Laboratory og hovedforfatter på papiret, som blev offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift i dag. "Men det er første gang, vi rent faktisk har været i stand til at måle det og lave et tredimensionelt kort over det."

Heliosfæren er en boble skabt af solvinden, en strøm af hovedsagelig protoner, elektroner, og alfapartikler, der strækker sig fra Solen ind i det interstellare rum og beskytter Jorden mod skadelig interstellar stråling.

Reisenfeld og et hold af andre forskere brugte data fra NASA's Jord-kredsløb Interstellar Boundary Explorer (IBEX) satellit, som registrerer partikler, der kommer fra helioskeden, grænselaget mellem solsystemet og det interstellare rum. Holdet var i stand til at kortlægge kanten af ​​denne zone - en region kaldet heliopausen. Her, solvinden, som skubber ud mod det interstellare rum, kolliderer med den interstellare vind, som skubber ind mod Solen.

For at udføre denne måling, de brugte en teknik, der ligner, hvordan flagermus bruger ekkolod. "Ligesom flagermus sender ekkolodsimpulser i alle retninger og bruger retursignalet til at skabe et mentalt kort over deres omgivelser, vi brugte solens solvind, som går ud i alle retninger, at lave et kort over heliosfæren, sagde Reisenfeld.

Det gjorde de ved at bruge IBEX-satellitens måling af energiske neutrale atomer (ENA'er), der er et resultat af kollisioner mellem solvindpartikler og dem fra den interstellare vind. Intensiteten af ​​dette signal afhænger af intensiteten af ​​den solvind, der rammer helioskeden. Når en bølge rammer skeden, ENA-tallet stiger, og IBEX kan detektere det.

"Solvindens 'signal' udsendt af Solen varierer i styrke, danner et unikt mønster, " forklarede Reisenfeld. "IBEX vil se det samme mønster i det tilbagevendende ENA-signal, to til seks år senere, afhængig af ENA-energi og den retning, IBEX kigger gennem heliosfæren. Denne tidsforskel er, hvordan vi fandt afstanden til ENA-kilderegionen i en bestemt retning."

De anvendte derefter denne metode til at bygge det tredimensionelle kort, ved hjælp af data indsamlet over en komplet solcyklus, fra 2009 til 2019.

"Ved at gøre dette, vi er i stand til at se heliosfærens grænse på samme måde som en flagermus bruger sonar til at 'se' væggene i en hule, " han tilføjede.

Grunden til, at det tager så lang tid for signalet at vende tilbage til IBEX, er på grund af de store afstande, der er involveret. Afstande i solsystemet måles i astronomiske enheder (AU), hvor 1 AU er afstanden fra Jorden til Solen. Reisenfelds kort viser, at minimumsafstanden fra Solen til heliopausen er omkring 120 AU i retningen mod den interstellare vind, og i den modsatte retning, den strækker sig over mindst 350 AU, som er afstandsgrænsen for pejleteknikken. Til reference, Neptuns kredsløb er omkring 60 AU på tværs.