Cassini, Voyager-missioner foreslår et nyt billede af solens interaktion med galaksen

Nye data fra NASAs Cassini-mission, kombineret med målinger fra de to Voyager-rumfartøjer og NASA's Interstellar Boundary Explorer, eller IBEX, antyder, at vores sol og planeter er omgivet af en kæmpe, afrundet system af magnetfelt fra solen - der sætter spørgsmålstegn ved det alternative billede af solens magnetfelter, der slæber bagefter solen i form af en lang komethale.

Solen frigiver en konstant udstrømning af magnetisk solmateriale - kaldet solvinden - der fylder det indre solsystem, når langt forbi Neptuns kredsløb. Denne solvind skaber en boble, omkring 23 milliarder miles på tværs, kaldet heliosfæren. Hele vores solsystem, inklusive heliosfæren, bevæger sig gennem det interstellare rum. Det fremherskende billede af heliosfæren var en kometformet struktur, med et afrundet hoved og en forlænget hale. Men nye data, der dækker en hel 11-årig solaktivitetscyklus, viser, at det måske ikke er tilfældet:heliosfæren kan være afrundet i begge ender, gør dens form næsten kugleformet. En artikel om disse resultater blev offentliggjort i Natur astronomi den 24. april, 2017.

"I stedet for en langvarig, kometlignende hale, denne ru bobleform af heliosfæren skyldes det stærke interstellare magnetfelt - meget stærkere end hvad man tidligere havde forventet - kombineret med det faktum, at forholdet mellem partikeltryk og magnetisk tryk inde i helioskeden er højt, " sagde Kostas Dialynas, en rumforsker ved Athens Akademi i Grækenland og hovedforfatter på undersøgelsen.

Et instrument på Cassini, som har udforsket Saturn-systemet over et årti, har givet videnskabsmænd afgørende nye spor om formen af ​​heliosfærens bagende ende, ofte kaldet heliohale. Når ladede partikler fra det indre solsystem når grænsen til heliosfæren, de gennemgår nogle gange en række ladningsudvekslinger med neutrale gasatomer fra det interstellare medium, taber og genvinder elektroner, når de rejser gennem dette enorme grænseområde. Nogle af disse partikler pinges tilbage mod det indre solsystem som hurtigt bevægende neutrale atomer, som kan måles af Cassini.

"Cassini-instrumentet blev designet til at afbilde de ioner, der er fanget i Saturns magnetosfære, " sagde Tom Krimigis, en instrumentledning på NASAs Voyager- og Cassini-missioner baseret på Johns Hopkins University's Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland, og en forfatter om undersøgelsen. "Vi troede aldrig, at vi ville se, hvad vi ser, og være i stand til at forestille os heliosfærens grænser."

Fordi disse partikler bevæger sig med en lille brøkdel af lysets hastighed, deres rejser fra solen til kanten af ​​heliosfæren og tilbage igen tager år. Så når antallet af partikler, der kommer fra solen, ændres - normalt som følge af dens 11-årige aktivitetscyklus - tager det år, før det afspejles i mængden af ​​neutrale atomer, der skyder tilbage i solsystemet.

Cassinis nye målinger af disse neutrale atomer afslørede noget uventet - partiklerne, der kommer fra heliosfærens hale, afspejler ændringerne i solcyklussen næsten nøjagtigt lige så hurtigt som dem, der kommer fra heliosfærens næse.

"Hvis heliosfærens 'hale' strækkes ud som en komet, vi ville forvente, at mønstrene i solcyklussen ville dukke op meget senere i de målte neutrale atomer, " sagde Krimigis.

Men fordi mønstre fra solaktivitet viser sig lige så hurtigt i halepartikler som dem fra næsen, det betyder, at halen er omtrent samme afstand fra os som næsen. Det betyder, at længe, kometlignende hale, som forskerne forestillede sig, måske slet ikke eksisterede - i stedet, heliosfæren kan være næsten rund og symmetrisk.

En afrundet heliosfære kan komme fra en kombination af faktorer. Data fra Voyager 1 viser, at det interstellare magnetfelt ud over heliosfæren er stærkere, end forskerne tidligere har troet, hvilket betyder, at den kunne interagere med solvinden ved kanterne af heliosfæren og komprimere heliosfærens hale.

Heliosfærens struktur spiller en stor rolle i, hvordan partikler fra det interstellare rum - kaldet kosmiske stråler - når det indre solsystem, hvor Jorden og de andre planeter er.

"Disse data, som Voyager 1 og 2, Cassini og IBEX leverer til det videnskabelige samfund er en uventet vind til at studere de fjerne dele af solvinden, sagde Arik Posner, Voyager og IBEX-programforsker ved NASAs hovedkvarter i Washington, D.C., som ikke var involveret i denne undersøgelse. "Når vi fortsætter med at indsamle data fra kanterne af heliosfæren, disse data vil hjælpe os med bedre at forstå den interstellare grænse, der hjælper med at beskytte jordens miljø mod skadelige kosmiske stråler."