النظام الشمسي موجود في فقاعة.
تتحرك الرياح والإشعاع القادم من الشمس إلى الخارج ، دافعة إلى الفضاء بين النجوم. هذا يخلق حدًا للتأثير الشمسي ، حيث يتم حماية كائنات النظام الشمسي من الإشعاع الكوني القوي.
يطلق عليه الغلاف الشمسي ، وفهم كيفية عمله هو جزء مهم من فهم نظامنا الشمسي ، وربما حتى كيف يمكننا ، وجميع أشكال الحياة على الأرض ، أن نكون هنا.
“ما مدى صلة ذلك بالمجتمع؟ توفر الفقاعة من حولنا ، التي تنتجها الشمس ، الحماية من الأشعة الكونية المجرية ، ويمكن لشكلها أن يؤثر على كيفية دخول هذه الأشعة إلى الغلاف الشمسي ” يقول عالم الفيزياء الفلكية جيمس دريك من جامعة ماريلاند.
“هناك الكثير من النظريات ولكن ، بالطبع ، يمكن أن تتأثر الطريقة التي يمكن أن تدخل بها الأشعة الكونية المجرية ببنية الغلاف الشمسي – هل بها تجاعيد وثنيات وهذا النوع من الأشياء؟”
نظرًا لأننا داخل الغلاف الشمسي وحدوده غير مرئية حقًا ، فليس من السهل حقًا تحديد شكله. لكنه ليس مستحيلا. مسبار فوييجر ونيو هورايزونز هما ثلاث مركبات فضائية سافرت إلى أقاصي النظام الشمسي. في الواقع ، عبرت مجسات فوييجر حدود الغلاف الشمسي وتشق طريقها الآن عبر الفضاء بين النجوم.
باستخدام بيانات من هذه المجسات ، قرر العلماء العام الماضي أن الغلاف الشمسي يمكن أن يتشكل مثل هلال كوني غريب. اكتشفوا الآن كيف: من المحتمل أن تلعب جزيئات الهيدروجين المحايدة التي تدخل النظام الشمسي من الفضاء بين النجوم دورًا مهمًا في نحت شكل الغلاف الشمسي.
شرع الفريق في التحقيق في نفاثات الغلاف الشمسي. إنهما عبارة عن نفاثات ثنائية من المادة تنبثق من أقطاب الشمس ، وتتشكل من خلال تفاعل المجال المغناطيسي الشمسي مع المجال المغناطيسي بين النجوم. وبدلاً من الانسحاب بشكل مستقيم ، فإنهم ينحنيون مدفوعين بالتدفق بين النجوم – مثل أطراف الهلال. هذه هي ذيول النظام الشمسي.
إعادة بناء الغلاف الشمسي تظهر الطائرات. (M. Opher / AAS)
هذه تشبه النفاثات الفيزيائية الفلكية الأخرى التي شوهدت في الفضاء ، ومثل هذه النفاثات الأخرى ، فإن نفاثات الشمس غير مستقرة. والغلاف الشمسي ، الذي شكلته الشمس ، يبدو أيضًا غير مستقر. أراد الباحثون معرفة السبب.
“نرى هذه النفاثات تنطلق في شكل أعمدة غير منتظمة ، و [astrophysicists] يتساءل منذ سنوات عن سبب عدم استقرار هذه الأشكال “، يشرح عالمة الفيزياء الفلكية ميراف أوفر من جامعة بوسطن (BU) ، التي قادت البحث.
أجرى الفريق نمذجة حاسوبية ، مع التركيز على ذرات الهيدروجين المحايدة – تلك التي لا تحمل شحنة. نحن نعلم أن هذه التدفقات عبر الكون ، ولكن ليس التأثير الذي قد يكون لها على الغلاف الشمسي. عندما أزال الباحثون الذرات المحايدة من نموذجهم ، استقرت النفاثات الشمسية فجأة. ثم سلموهم.
“عندما أعيدها إلى مكانها ، تبدأ الأشياء في الانحناء ، ويبدأ المحور المركزي في التحرك ، وهذا يعني أن شيئًا ما داخل نفاثات الغلاف الشمسي يصبح غير مستقر للغاية ،” يقول أوفير.
وفقًا لتحليل الفريق ، يحدث هذا بسبب تفاعل الهيدروجين المحايد مع المادة المتأينة في الغلاف الشمسي – المنطقة الخارجية للغلاف الشمسي. هذا يولد أ عدم استقرار رايلي وتايلور، أو عدم استقرار يحدث عند السطح البيني بين سائلين بكثافة مختلفة عندما يدفع المائع الأخف إلى السائل الأثقل. وهذا بدوره ينتج عنه اضطراب واسع النطاق في ذيول الغلاف الجوي للشمس.
هذا تفسير واضح وأنيق لشكل الغلاف الشمسي ، ويمكن أن يكون له آثار على فهمنا لكيفية دخول الأشعة الكونية المجرية إلى النظام الشمسي. في المقابل ، يمكن أن يساعدنا هذا في فهم البيئة المشعة للنظام الشمسي بشكل أفضل ، بصرف النظر عن المجال المغناطيسي الواقي للأرض والغلاف الجوي.
“الكون ليس هادئًا. لا يحاول نموذج BU لدينا اختراق الفوضى ، مما سمح لي بتحديد السبب [of the heliosphere’s instability]…. جسيمات الهيدروجين المحايدة “، يقول أوفير.
“هذا الاكتشاف هو حقًا اختراق كبير ، لقد وضعنا حقًا على الطريق لاكتشاف سبب حصول نموذجنا على غلافه الشمسي المتميز على شكل هلال ولماذا لا تفعل النماذج الأخرى.”
تم نشر البحث في مجلة الفيزياء الفلكية.
