< Зонд MRO нашел гигантские "следы когтей" на Марсе

Солнечное радиационное давление оказалось выше, а межзвездная среда горячее, показали данные IBEX

Специальный выпуск журнала Astrophysical Journal Supplement, вышедший 20 октября, посвящен результатам шестилетней работы международной группы исследователей по анализу данных, полученных прибором IBEX-Lo на космическом аппарате IBEX (НАСА). Авторы двух из 14 статей сборника — российские ученые, представляющие Российскую академию наук: Институт космических исследований и Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского, — и Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова.

---

Прибор IBEX-Lo на аппарате IBEX измеряет потоки атомов гелия, водорода, кислорода и других элементов, проникающие в нашу Солнечную систему из далекого межзвездного пространства. Эти измерения позволяют с орбиты Земли исследовать так называемую область границы гелиосферы, где солнечный ветер (поток заряженных частиц от Солнца) сталкивается с межзвездной средой, окружающей Солнечную систему, на расстоянии примерно в 120 раз дальше, чем Земля.

Межзвездная среда состоит из заряженных ионов, а также нейтральных атомов. Она чрезвычайно разрежена — вблизи Солнечной системы её плотность составляет 0,2-0,3 частицы на кубический сантиметр. Тем не менее, когда солнечный ветер сталкивается с межзвездной средой, в области столкновения ионы и атомы обмениваются зарядами, заряженные частицы из межзвездного пространства начинают обтекать гелиосферу, а часть нейтральных частиц проникает внутрь и даже достигает Земли, где их регистрируют детекторы IBEX.

Данные IBEX уникальны, поскольку никогда ранее интенсивность потоков межзвездных атомов водорода и кислорода не измерялась напрямую. Анализ этой информации позволяет ученым лучше понимать, как работает Солнце, что происходить на границе гелиосферы и каковы параметры окружающей нас межзвездной среды.

Две статьи специального выпуска The Astrophysical Journal Supplement Series написаны российскими учеными — сотрудниками Института космических исследований РАН, участниками научной программы проекта IBEX. Первая работа к.ф.-м.н. Ольги Катушкиной (научный сотрудник ИКИ РАН) и её коллег из России и США посвящена теоретическому анализу потоков межзвездных атомов водорода, измеряемых прибором IBEX-Lo.

Нейтральный межзвездный водород проникает внутрь гелиосферы не сразу, а лишь после взаимодействия с ионами солнечного ветра, поэтому по его характеристикам можно исследовать взаимодействие солнечного ветра с межзвездной средой. Кроме того, по тому, насколько интенсивны потоки атомов водорода, можно определять параметры солнечного излучения и солнечного ветра.

Ольга Катушкина и её коллеги, в частности, показали, что для объяснения данных IBEX в рамках современных численных моделей необходимо предположить существенно больший уровень солнечного радиационного давления, чем считалось ранее. Причины этих разногласий еще предстоит выяснить в будущем.

Вторая статья российских ученых д.ф.-м.н. Владислава Измоденова, руководителя лаборатории межпланетной среды ИКИ РАН (также сотрудника МГУ им. М.В. Ломоносова и Института проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН) и к.ф.-м.н. Дмитрия Алексашова (старший научный сотрудник ИКИ РАН и ИПМех РАН) посвящена детальному описанию новой численной модели взаимодействия солнечного ветра и межзвездной среды. Это современная многокомпонентная модель, включающая самосогласованное описание заряженных и нейтральных частиц, а также солнечное и межзвездные магнитные поля. Эта модель уже успешно используется в настоящее время для анализа различных наблюдательных данных о границе гелиосферы, полученных на космических аппаратах «Вояджер-1 и -2», SOHO, Космического телескопа им. Хаббла, IBEX и др.

Кроме этого, данные IBEX подтвердили более ранние теоретические работы российских исследователей. Так, восемь из четырнадцати статей посвящены измерениям межзвездного гелия и сравнению полученных результатов с предыдущими измерениями на европейском космическом аппарате Ulysses (НАСА, ЕКА, 1990–2009). Детальный совместный анализ данных обоих аппаратов позволил разрешить возникшее ранее противоречие и подтвердить, что скорость межзвездной среды относительно Солнца, определенная из данных IBEX, совпадает с результатами Ulysses и равняется ~25.4 км/с. В то же время, было установлено, что температура межзвездной среды 7500 K, что примерно на 1000 К выше, чем считалось ранее. Этот вывод согласуется с результатами ранее опубликованной работы Ольги Катушкиной и её коллег (Katushkina et al., ApJ, 2014).

Важный результат работы прибора IBEX-Lo — открытие вторичной компоненты межзвездных атомов кислорода. Существование таких атомов было предсказано теоретически в работе Владислава Измоденова и его коллег еще в 1997 г. (Izmodenov et al., Astronomy&Astrophysics, v.317, p.193-202, 1997). Вторичные атомы образуются на границе гелиосферы в результате обмена зарядами между ионами кислорода и нейтральными атомами водорода. Образовавшиеся в итоге нейтральные атомы кислорода несут с собой информацию о процессах на границе гелиосферы. Данные IBEX-Lo позволили впервые зафиксировать такие атомы, и детальный анализ этих измерений еще предстоит провести.

---