Пятница, 18.10.2019
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< Двадцатиметровые астероиды падают на Землю чаще, чем считалось
17.02.2014 00:04 Давность: 6 yrs
Категория: Солнечная система, Межпланетная среда
Количество просмотров: 3046

Спутник IBEX помог очертить структуру магнитного поля за пределами гелиосферы



Направление линий межзвездного магнитного поля оказалось примерно перпендикулярно направлению движения Солнечной системы в Галактике.


Владислава Ананьева

Изучение условий в межзвездном пространстве, через которое летит Солнечная система, является трудной задачей. Межзвездное пространство начинается за границами гелиосферы – огромного пузыря, заполненного исходящими от Солнца заряженными частицами, которая простирается далеко за орбиты внешних планет. «Вояджер-1» пересек границу гелиосферы и вышел в межзвездное пространство, но трудно получить полную картину, имея данные только с одного направления.

Однако есть способ изучить условия в межзвездной среде, не покидая околоземной орбиты. Именно этим занят спутник IBEX (Interstellar Boundary Explorer = Исследователь границы межзвездного пространства), запущенный в космос более 5 лет назад. 

Как показывает анализ данных, собранных IBEX, межзвездное магнитное поле примерно перпендикулярно направлению движения Солнечной системы в Галактике. В дополнение к изучению наших ближайших межзвездных окрестностей данное исследование помогает решить и старую загадку об анизотропии космических лучей – поток высокоэнергичных космических лучей больше из одной половины небесной сферы, нежели из другой. Статья об этом 13 февраля вышла в журнале Science Express.

Как IBEX может получать информацию о межзвездной среде, находясь так далеко от нее? Оказывается, это можно сделать, изучая высокоэнергичные нейтральные атомы, которые формируются на границе гелиосферы из частиц галактических космических лучей. Космические лучи состоят из отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных ядер атомов (в основном – протонов и альфа-частиц), с небольшой примесью более тяжелых ядер. Все эти частицы, будучи электрически заряженными, «приклеены» к силовым линиям межзвездного магнитного поля, т.е. могут свободно распространяться только вдоль магнитных силовых линий, но не поперек их. Когда такое ядро сталкивается с нейтральным атомом на границе гелиосферы, оно может отобрать у него электроны, стать нейтральным (но очень быстрым!) атомом и дальше лететь по прямой, более «не чувствуя» магнитного поля. Поток таких быстрых нейтральных атомов, их скорость и направление движения как раз и фиксируют детекторы IBEX.

В 2009 году ученые, анализирующие данные спутника, обнаружили, что поток быстрых нейтральных атомов анизотропен. Больше всего атомов приходило из полосы, протянувшейся через все небо. Исследователи задались вопросом, не имеет ли анизотропия потока быстрых нейтральных атомов отношения к другой загадке космических лучей – из хвоста гелиосферы их приходит больше, нежели с противоположной стороны. Определить источник космических лучей нелегко, потому что заряженные частицы отклоняются магнитным полем, навивают спирали вокруг магнитных силовых линий и внутри, и снаружи гелиосферы прежде, чем столкнутся с детекторами наших приборов. Кроме всего прочего, сама гелиосфера как целое движется сквозь Галактику.

Поток космических лучей согласно модели межзвездного магнитного поля, построенной по данным спутника IBEX (справа) согласуется с данными прямых наблюдений ГКЛ (слева). Синий цвет соответствует наименьшему потоку ГКЛ, красный цвет – наибольшему.

Чтобы выяснить, связаны ли данные IBEX с наблюдениями космических лучей, Натан Швадрон (Nathan Schwadron) из университета Нью-Гемпшира построил численную модель межзвездного магнитного поля. Вне гелиосферы магнитные силовые линии этого поля были бы параллельными прямыми. Но гелиосфера похожа на яйцо, погруженное в межзвездное магнитное поле, и его силовые линии должны изгибаться вокруг нее.

Воспользовавшись этой моделью, Швадрон рассчитал, как космические лучи будут взаимодействовать с гелиосферой. Он предположил, что частицы космических лучей приходят к гелиосфере равномерно со всех направлений, но в дальнейшем отклоняются во время взаимодействия с ней. Моделирование показало анизотропию потока ГКЛ, аналогичную той, что реально наблюдается. 

«Теоретическая работа Швадрона и его коллег находится в хорошем согласии с численной моделью гелиосферы, которую развивает наша группа на основе данных IBEX для определения направления межзвездного магнитного поля, – сказал Ник Погорелов (Nick Pogorelov) из университета Алабамы в Хантсвилле. – Эта модель показывает, что гелиопауза, которая разделяет плазму солнечного ветра и межзвездную плазму, простирается очень далеко, возможно, на 2 триллиона миль с «подветренной» стороны, что может способствовать транспорту заряженных частиц из межзвездного пространства во внутреннюю часть Солнечной системы».

К сожалению, все это еще не доказывает, что за наблюдаемую анизотропию космических лучей отвечает только межзвездное магнитное поле и форма гелиосферы. Однако исследование Швадрона показывает, что изучение конфигурации магнитного поля в ближайших окрестностях Солнечной системы может решить эту давнюю загадку.
Кроме того, хорошее согласие между данными по космическим лучам и данными, полученными IBEX, обеспечивает независимое подтверждение данных IBEX о межзвездном магнитном поле за пределами гелиосферы.

Интересно, что данные о направлении межзвездного магнитного поля, полученные «Вояджером-1», отличается от того, что измерил IBEX. Это не означает, что чьи-то данные ошибочны, говорит Натан Швадрон. «Вояджер-1» непосредственно измеряет магнитное поле вдоль одного направления, в определенное время и в определенном месте, а IBEX получает усредненные данные, таким образом, это несоответствие легко объяснимо. Более того, поняв причину данного несоответствия, мы получим дополнительную информацию о межзвездной среде в окрестностях гелиосферы и Галактике в целом.

Источник: http://www.nasa.gov/content/goddard/ibex-paints-picture-of-magnetic-system-beyond-solar-wind/


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

Введите имя пользователя и пароль для входа в систему:
Вход в систему

Забыли пароль?

Астрономическая единица

Единица длины, равная среднему расстоянию от Земли до Солнца - 149 505 000 км. Она применяется для измерения расстояний в Солнечной системе. О соотношениях единиц длины, применяемых в астрономии... [далее]

Rambler's Top100