Solar Wind Around Pluto-instrument bekræfter, at solvinden aftager længere væk fra solen

Målinger taget af Solar Wind Around Pluto (SWAP)-instrumentet ombord på NASAs New Horizons-rumfartøjer giver vigtig ny indsigt fra nogle af de fjerneste dele af rummet, der nogensinde er blevet udforsket. I et papir for nylig offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift , et hold ledet af Southwest Research Institute viser, hvordan solvinden - den supersoniske strøm af ladede partikler, der blæses ud af Solen - udvikler sig i stigende afstande fra Solen.

"Tidligere kun Pioneer 10 og 11 og Voyager 1 og 2 missionerne har udforsket det ydre solsystem og den ydre heliosfære, men nu gør New Horizons det med mere moderne videnskabelige instrumenter, " sagde Dr. Heather Elliott, en stabsforsker ved SwRI, Stedfortræder for SWAP-instrumentet og hovedforfatter af papiret. "Vores sols indflydelse på rummiljøet strækker sig langt ud over de ydre planeter, og SWAP viser os nye aspekter af, hvordan det miljø ændrer sig med afstanden."

Solvinden fylder et boblelignende område af rummet, der omfatter vores solsystem, kaldet heliosfæren. Fra ombord på New Horizons, SWAP indsamler detaljerede, daglige målinger af solvinden samt andre nøglekomponenter kaldet "interstellare pickup-ioner" i den ydre heliosfære. Disse interstellare pickup-ioner skabes, når neutralt materiale fra det interstellare rum kommer ind i solsystemet og bliver ioniseret af lys fra Solen eller ved ladningsudvekslingsinteraktioner med solvind-ioner.

Når solvinden bevæger sig længere fra Solen, det møder en stigende mængde materiale fra det interstellare rum. Når interstellart materiale ioniseres, solvinden opfanger materialet og, forskere teoretiserede, bremser og varmer som reaktion. SWAP har nu registreret og bekræftet denne forudsagte effekt.

SWAP-holdet sammenlignede New Horizons solvindhastighedsmålinger fra 21 til 42 astronomiske enheder med hastighederne ved 1 AU fra både Advanced Composition Explorer (ACE) og Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) rumfartøjet. (Én AU er lig med afstanden mellem Solen og Jorden.) Med 21 AU, det så ud til, at SWAP kunne detektere opbremsningen af ​​solvinden som reaktion på opsamling af interstellart materiale. Imidlertid, da New Horizons rejste ud over Pluto, mellem 33 og 42 AU, solvinden målte 6-7 % langsommere end ved 1 AU afstanden, bekræfter effekten.

Ud over at bekræfte opbremsningen af ​​solvinden på store afstande, ændringen i solvindens temperatur og tæthed kunne også give et middel til at vurdere, hvornår New Horizons vil slutte sig til Voyager-rumfartøjet på den anden side af termineringschokket, grænsemarkeringen, hvor solvinden aftager til mindre end lydhastigheden, når den nærmer sig det interstellare medium. Voyager 1 krydsede afslutningschokket i 2004 ved 94 AU, efterfulgt af Voyager 2 i 2007 på 84 AU. Baseret på nuværende lavere niveauer af solaktivitet og lavere solvindtryk, termineringschokket forventes at have rykket tættere på Solen siden Voyager-overfarten. Ekstrapolering af aktuelle tendenser i New Horizons-målingerne indikerer også, at termineringschokket nu kan være tættere på, end da det blev gennemskåret af Voyager. Tidligst, New Horizons vil nå opsigelseschokket i midten af ​​2020'erne. Når solcyklusaktiviteten stiger, stigningen i tryk vil sandsynligvis udvide heliosfæren. Dette kan skubbe termineringschokket til 84-94 AU-området fundet af Voyager-rumfartøjet, før New Horizons når at nå termineringschokket.

New Horizons' rejse gennem den ydre heliosfære kontrasterer Voyagers ved, at den nuværende solcyklus er mild sammenlignet med den meget aktive solcyklus Voyager oplevede i den ydre heliosfære. Udover at måle solvinden, New Horizons' SWAP er ekstremt følsom og måler samtidig de lave fluxer af interstellare pickup-ioner med hidtil uset tidsopløsning og omfattende rumlig dækning. New Horizons er også det eneste rumfartøj i solvinden hinsides Mars (1,5 AU) og, følgelig, det eneste rumfartøj, der måler interaktioner mellem solvinden og det interstellare materiale i den ydre heliosfære under den nuværende milde solcyklus. New Horizons er på vej til at være det første rumfartøj til at måle både solvinden og interstellare pickup-ioner ved termineringschokket.

"New Horizons har markant forbedret vores viden om fjerne planetariske objekter, og det er kun passende, at den nu også afslører ny viden om vores egen sol og dens heliosfære, " sagde New Horizons Principal Investigator Dr. Alan Stern fra SwRI.

Avisen "Slowing of the Solar Wind in the Outer Heliosphere" af Elliott, D.J. McComas, E.J. Zirnstein, B.M. Randol, P.A. Delamere, G. Livadiotis, F. Bagenal, N.P. Barnes, S.A. Stern, L.A. Young, C.B. Olkin, J. Spencer, H.A. Væver, K. Ennico, G.R. Gladstone, og C.W. Smith, blev offentliggjort 11. november i The Astrofysisk tidsskrift .