(Opher et al., Nature Astronomy, 2020) Jeder Planet in unserem Sonnensystem, einschließlich unseres eigenen, ist von einem umgeben Blase aus Sonnenwind , die mit Überschallgeschwindigkeit von unserer Sonne ausgeht.
Die Teilchen, aus denen dieser Wind besteht, erzeugen ein unsichtbares Magnetfeld, das uns vor dem Rest des interstellaren Raums schützt. Seit Jahrzehnten analysieren Astronomen dieses als a bekannte System aus Strahlung und Magnetismus Heliosphäre , indem er seine Grenzen kartiert, um herauszufinden, wie es aussieht.
Ein kollaboratives neues Modell von Experten verschiedener Universitäten legt nun nahe, dass es sich um eine seltsame Verschmelzung so ziemlich aller unserer Theorien handelt.
Seit vielen Jahren Wissenschaftler Gedanke Die Heliosphäre ähnelte eher einem Kometen oder einem Windsack, mit einer runden Nase an einem Ende und einem nachlaufenden Schweif am anderen Ende.
So wird es normalerweise in Lehrbüchern und Artikeln dargestellt, aber in den letzten Jahren gibt es zwei andere Formen, die wahrscheinlicher erscheinen.
(NASA)
Im Jahr 2015 deuteten Daten der Raumsonde Voyager 1 darauf hin, dass es zwei Schweife gab, wodurch die Heliosphäre eher wie ein seltsames Croissant aussah. Zwei Jahre später deuteten Daten der Cassini-Mission darauf hin, dass wir die ganze Sache mit den Schwänzen ganz abschaffen sollten, damit sie mehr wie ein riesiger Wasserball aussehen sollten.
„Solche Veränderungen akzeptiert man nicht so leicht“ sagt Tom Krimigis , der Experimente sowohl auf Cassini als auch auf der Voyager leitete.
„Die gesamte wissenschaftliche Gemeinschaft, die auf diesem Gebiet arbeitet, ging über 55 Jahre lang davon aus, dass die Heliosphäre einen Kometenschweif hat.“
Jetzt müssen wir unsere Annahmen möglicherweise noch einmal neu sortieren, denn wenn das neue Modell stimmt, könnte die Heliosphäre sehr wohl sowohl die Form eines entleerten Wasserballs als auch eines knolligen Croissants haben, es kommt nur darauf an, wo und wie man die Grenze definiert.
Es wird angenommen, dass sich die Heliosphäre mehr als doppelt so weit wie Pluto erstreckt, wobei der Sonnenwind ständig gegen interstellare Materie drückt und uns vor geladenen Teilchen schützt, die andernfalls unser Sonnensystem durchdringen könnten.
Aber herauszufinden, wo diese Grenze liegt, ist wie herauszufinden, welcher Grauton Schwarz von Weiß unterscheiden soll.
Anhand von Daten der Raumsonde New Horizons, die derzeit über Pluto hinaus erforscht, haben Astronomen einen Weg gefunden, die beiden Seiten auseinanderzuhalten.
Anstatt davon auszugehen, dass geladene Teilchen alle gleich sind, unterteilt das neue Modell sie in zwei Gruppen: geladene Teilchen aus dem Sonnenwind und neutrale Teilchen, die im Sonnensystem treiben.
Im Gegensatz zu geladenen Teilchen im interstellaren Raum können diese neutralen „Pickup-Ionen“ leicht durch die Heliosphäre schlüpfen, bevor ihnen ihre Elektronen entzogen werden.
Durch den Vergleich der Temperatur, Dichte und Geschwindigkeit dieser Aufnahmeionen mit Sonnenwellen hat das Team einen Weg gefunden, die Form der Heliosphäre zu definieren.
„Die Erschöpfung der Aufnahmeionen aufgrund des Ladungsaustauschs mit den neutralen Wasserstoffatomen des interstellaren Mediums in der Heliohülle kühlt die Heliosphäre ab, entleert sie und führt zu einer schmaleren Heliohülle und einer kleineren und runderen Form, was die Form bestätigt.“ durch Cassini-Beobachtungen nahegelegt“, so die Autoren schreiben .
Mit anderen Worten: Je nachdem, welchen „Grauton“ Sie zur Definition der Grenze wählen, kann die Heliosphäre entweder wie eine entleerte Kugel oder wie eine Mondsichel aussehen.
„Wenn wir unsere Umwelt verstehen wollen, sollten wir besser die gesamte Heliosphäre verstehen.“ sagt Astronom Avi Loeb aus Harvard.
Aber wir brauchen noch viel mehr Daten. Während wir langsam beginnen, unsere Modelle in Einklang zu bringen, sind sie immer noch dadurch eingeschränkt, wie wenig wir über die Heliosphäre selbst wissen.
Neben dem zwei Voyager-Raumschiffe Vor mehr als vier Jahrzehnten auf den Markt gebracht, hat kein anderes Fahrzeug seine Grenzen überschritten. Und selbst die beiden Schiffe, die diese Linie passiert haben, verfügen nicht über die Werkzeuge, um die aufgenommenen Ionen an der Peripherie zu messen.
Daher fordern einige Astronomen die NASA auf, im nächsten Jahrzehnt eine Sonde auszusenden, um die Blase der Sonne, die uns enthält, zu untersuchen und zu erforschen.
„Mit der Interstellar Probe hoffen wir, zumindest einige der unzähligen Rätsel zu lösen, die die Voyager zu entdecken begann.“ sagt Astronom Merav Opher von der Boston University.
Die Studie wurde veröffentlicht in Naturastronomie .