«Вояджеры» показали, что межзвёздная среда гораздо плотнее, чем предполагали теоретики

«Вояджеры», космические аппараты, передающие сигнал из межзвёздного пространства, дали учёным очередную загадку. Астрономы измерили давление и скорость звука у границ Солнечной системы и давление оказалось существенно выше, чем предполагали специалисты, то есть межзвёздная среда гораздо плотнее, чем предполагали теоретики.

Открытие описано в статье, опубликованной в издании Astrophysical Journal учёными из трёх научных центров США.

«Вояджер-1» и «Вояджер-2» были запущены в 1977 году. В 2012 году «Вояджер-1», а в 2018 году «Вояджер-2» достигли гелиопаузы. Это фронт столкновения потока солнечного ветра с межзвёздной средой. Он расположен примерно в сто раз дальше от Солнца, чем Земля, и более чем вдвое дальше, чем Плутон.

Открытие получено благодаря фантастическому стечению обстоятельств.

Положение зондов во время прихода GMIR. Перевод «Вести.Наука».Иллюстрация NASA’s Goddard Space Flight Center/Mary Pat Hrybyk-Keith.

Всего через несколько месяцев после того, как «Вояджер-1» покинул Солнечную систему, его догнал от Солнца мощный удар солнечного ветра (global merged interaction region, или GMIR).

Солнечный ветер движется с разной скоростью. Есть так называемый медленный солнечный ветер, в районе Земли имеющий скорость около 400 километров в секунду. Есть и быстрый солнечный ветер, который вдвое быстрее. Существуют облака плазмы, которые могут двигаться ещё быстрее.

Когда быстрый поток солнечного ветра догоняет более медленный, они сталкиваются. На границе между ними образуется регион сжатой плазмы с повышенной концентрацией и напряжённостью магнитного поля. Когда несколько таких столкновений происходят рядом друг с другом, их области взаимодействия сливаются, и образуется объединённая область взаимодействия. Самые крупные из последних получают название global merged interaction region, или GMIR.

Такая зона бурлящей плазмы накрыла сначала «Вояджер-2», а через четыре месяца и улетевший дальше от Солнца «Вояджер-1». При этом «Вояджер-1» успел покинуть гелиосферу, а «Вояджер-2» находился в её пограничном слое (по английски heliosheath). Это область, где солнечный ветер имеет дозвуковую скорость (в отличие от всей остальной Солнечной системы, где она сверхзвуковая).

«Это событие произошло действительно в уникальный момент, потому что мы увидели его сразу после того, как «Вояджер-1» вошёл в местное межзвёздное пространство, – объясняет первый автор исследования Джейми Рэнкин (Jamie Rankin) из Принстонского университета.

Исследователи зафиксировали встречу GMIR с зондами благодаря тому, что их детекторы стали регистрировать гораздо меньше космических лучей, приходящих из Галактики. Облако плотной плазмы вытеснило посторонние заряженные частицы.

Зная расстояние между зондами и скорость их движения, астрономы вычислили скорость догнавшей их волны. В совокупности с данными других приборов это позволило вычислить давление и скорость звука в самой внешней оболочке Солнечной системы.

Оказалось, что звук там распространяется со скоростью 314 ± 32 километра в секунду, то есть почти в тысячу раз быстрее, чем в воздухе. Это объясняется тем, что заряженные частицы действуют друг на друга на большом расстоянии своими электрическими полями. Поэтому такой частице необязательно сталкиваться с соседом, чтобы передать ему колебание.

Давление же плазмы в гелиошисе оказалось равно 267 ± 55 фемтопаскалей. Атмосферное давление на Земле больше примерно в 1018, то есть в миллион триллионов, раз. Однако и такое давление астрономы не ожидали зафиксировать на окраинах Солнечной системы.

С этими данными связана ещё одна загадка. Когда GMIR догнала «Вояджер-2», находящийся в пограничном слое гелиосферы, поток космических лучей уменьшился со всех направлений (как и ожидали физики). Но у «Вояджера-1», находящегося в межзвёздной среде, поток космических лучей уменьшился только с направления, перпендикулярного направлению местного магнитного поля. Учёные не понимают, чем обусловлена эта разница.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *