رسم الحدود بين نظامنا الشمسي والفضاء بين النجوم لأول مرة

باستخدام بيانات من القمر الصناعي IBEX التابع لناسا ، أنشأ العلماء أول خريطة ثلاثية الأبعاد للحدود بين نظامنا الشمسي والفضاء بين النجوم.

لأول مرة ، تم تحديد حافة الغلاف الشمسي ، مما يسمح للعلماء بفهم أفضل لكيفية تفاعل الرياح الشمسية والرياح البينجمية.

قال دان رايزنفيلد ، العالم في مختبر لوس ألاموس الوطني والمؤلف الرئيسي للمقال ، الذي نُشر في مجلة الفيزياء الفلكية في 10 حزيران (يونيو) 2021. “ولكن هذه هي المرة الأولى التي يمكننا فيها قياسها فعليًا وإنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد لها.”

https://www.youtube.com/watch؟v=w__vzNXSFoI

الغلاف الشمسي عبارة عن فقاعة ناتجة عن الرياح الشمسية ، وهو تدفق يتكون في الغالب من البروتونات والإلكترونات وجزيئات ألفا التي تمتد من الشمس إلى الفضاء بين النجوم وتحمي الأرض من الإشعاع الضار بين النجوم.

استخدم Reisenfeld وفريق من العلماء الآخرين بيانات من القمر الصناعي Interstellar Boundary Explorer (IBEX) الذي يدور حول الأرض التابع لناسا ، والذي يكتشف الجسيمات من الغلاف الشمسي ، والطبقة الحدودية بين النظام الشمسي والفضاء بين النجوم. تمكن الفريق من رسم خريطة لحافة هذه المنطقة – وهي منطقة تسمى منطقة الهليوبوز. هنا ، الرياح الشمسية ، التي تدفع نحو الفضاء بين النجوم ، تصطدم بالرياح البينجمية التي تدفع باتجاه الشمس.

أول خريطة ثلاثية الأبعاد للحدود بين نظامنا الشمسي والفضاء بين النجوم ، وهي منطقة تُعرف باسم الغلاف الشمسي. الائتمان: مختبر لوس ألاموس الوطني

لإجراء هذا القياس ، استخدموا تقنية مشابهة لكيفية استخدام الخفافيش للسونار. قال ريزنفيلد: “مثلما ترسل الخفافيش نبضات السونار في جميع الاتجاهات وتستخدم إشارة العودة لإنشاء خريطة ذهنية لمحيطها ، فقد استخدمنا الرياح الشمسية القادمة من الشمس ، والتي تخرج في جميع الاتجاهات ، لإنشاء خريطة الغلاف الشمسي”. . .

للقيام بذلك ، استخدموا قياس القمر الصناعي IBEX للذرات المحايدة النشطة (ENA) الناتجة عن الاصطدامات بين جزيئات الرياح الشمسية وجزيئات الرياح البينجمية. تعتمد شدة هذه الإشارة على شدة الرياح الشمسية التي تضرب المنتج الهليكوبتر. عندما تضرب الموجة الغمد ، يزداد عدد ENA ويمكن لـ IBEX اكتشافها.

وأوضح ريزنفيلد أن “إشارة الرياح الشمسية التي ترسلها الشمس تختلف من حيث القوة وتشكل نمطًا فريدًا”. سيشهد IBEX نفس النمط في عودة إشارة ENA بعد عامين إلى ستة أعوام ، اعتمادًا على طاقة ENA والاتجاه الذي ينظر فيه IBEX عبر الغلاف الشمسي. هذا الفارق الزمني هو كيف وجدنا المسافة إلى منطقة مصدر ENA في اتجاه معين. “

ثم طبقوا هذه الطريقة لإنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد ، باستخدام البيانات التي تم جمعها على مدار دورة شمسية كاملة ، من عام 2009 إلى عام 2019.

وأضاف: “من خلال القيام بذلك ، يمكننا رؤية حافة الغلاف الشمسي بالطريقة نفسها التي يستخدم بها الخفاش السونار” لرؤية “جدران الكهف”.

السبب في أن الإشارة تستغرق وقتًا طويلاً للعودة إلى IBEX يرجع إلى المسافات الكبيرة التي ينطوي عليها الأمر. تُقاس المسافات في النظام الشمسي بوحدات فلكية (AU) حيث 1 AU هي المسافة من الأرض إلى الشمس. تُظهر خريطة Reisenfeld أن الحد الأدنى للمسافة من الشمس إلى الغلاف الشمسي هو حوالي 120 AU في الاتجاه المواجه للرياح البينجمية ، وفي الاتجاه المعاكس تمتد لـ 350 AU على الأقل ، وهو حد المسافة لتقنية الفحص. للإشارة ، يبلغ قطر مدار نبتون حوالي 60 وحدة فلكية.

المرجع: “خريطة ثلاثية الأبعاد للغلاف الشمسي من IBEX” بقلم دانيال ب. رايزنفيلد ، وماسيج بزوفسكي ، وهربرت أو. ، جوستينا إم سوكوتش ، وأليكس زيمورينو وإريك ج.زيرنشتاين ، 10 يونيو 2021 ، مجلة الفيزياء الفلكية.
DOI: 10.3847 / 1538-4365 / abf658