Апараты Voyager допомогли визначити характеристики геліосферної мантії

Наука

Простір між планетами Сонячної системи не є абсолютно порожнім – він заповнений зарядженими частинками, що випускаються нашою зорею. Їх тиск на міжзоряне середовище створює величезний міхур, званий геліосферою. Його діаметр становить кілька десятків мільярдів кілометрів.

Загальна схема геліосфери. Джерело: NASA/IBEX/Adler Planetarium

Геліосфера має неоднорідну структуру та складається з кількох регіонів, межі яких визначаються швидкістю сонячного вітру. На відстані від 75 до 90 а.о. (11-13,5 млрд км) від Сонця починається область, відома під назвою “кордон ударної хвилі”. У ній сонячний вітер починає серйозно сповільнюватись через зіткнення з міжзоряною речовиною. Далі знаходиться геліосферна мантія, де потік сонячного вітру набуває турбулентного характеру, а його швидкість падає з надзвукової до звукової (в цьому випадку під «швидкістю звуку» розуміється швидкість поширення пружних хвиль у плазмі).

За геліосферною мантією розташована геліопауза — досить тонкий регіон, де відбувається остаточне гальмування сонячного вітру. Його тиск стає нездатним «відтісняти» міжзоряну речовину від Сонячної системи. Саме геліопауза вважається кордоном, що відокремлює геліосферу від міжзоряного простору.

На цей час лише двом дієвим космічним апаратам вдалося перетнути геліопаузу. Першим це зробив Voyager 1 у серпні 2012 р. На той момент його брат-близнюк Voyager 2 ще знаходився в геліосферній мантії. Вчені зуміли скористатись такою унікальною обставиною, щоб отримати дані про цей віддалений регіон.

У першій половині 2012 року прилади Voyager 2 зареєстрували тимчасове зменшення потоку галактичних космічних променів. Воно сталося через прихід плазмової хвилі, джерелом якої був потужний спалах на Сонці. Через чотири місяці ця хвиля «дісталася» до зонда Voyager 1, що тільки-но пройшов геліопаузу. Оскільки вченим були відомі положення та траєкторії апаратів, вони змогли використати результати їх вимірювань для оцінки тиску плазми у геліосферній мантії та розрахунку швидкості розповсюдження у ній звуку.

Апарат Voyager в представленні художника. Джерело: NASA

Виявилося, що тиск плазми в геліосферній мантії вдвічі вищий, ніж раніше. Виміряна швидкість звуку становила 300 км/с. Вченим також удалося зробити ще одне цікаве відкриття. Передані апаратами дані про зміну концентрації галактичних променів відрізнялися один від одного: Voyager 2 реєстрував зменшення потоку променів у всіх напрямках навколо себе, а Voyager 1, на відміну від свого “побратима”, виявив лише ослаблення потоку променів, що рухаються перпендикулярно магнітному полю. Ця асиметрія говорить про якийсь невідомий процес, що впливає на поведінку хвилі при її проходженні через геліопаузу.

За матеріалами: https://www.nasa.gov