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高速飞行的太阳系,太阳风的“发型”为何不乱?

时间:2018-10-11 11:21 来源:未知 作者:admin

先前的工作表明,太阳在穿过星际空间时,也和其他星系一样,太阳风会让太阳背后有像彗星一样的尾巴。在星际空间看,太阳会是个 散发小哥 。

然而,最新研究表明,太阳的 发型 丝毫不乱!

翻译:李风华

来源:Space.com

责编:魏玲海

审校:郑永春

太阳不断释放出带电粒子,称为太阳风,流经太阳系到达海王星的轨道。太阳风和太阳的磁场,称为日球层,作为保护太阳系的泡沫,使它免受宇宙射线的伤害。日球层横跨230亿英里(370亿公里),太阳在穿过星际空间时,带着整套 装备 前行。

虽然,先前的工作表明,太阳在穿过星际空间时,它有像彗星一样的尾巴,一直伸展到太阳系后面。然而最新的研究表明:太阳的日球层(Heliopause),也就是它的磁场下的泡沫,延伸到海王星和冥王星之外,它的形状可能是圆形的,并非展开像一颗彗星的尾巴。

Credit: Dialynas, et al。 (left); NASA (right)

日球层不是一个很长的、像彗星一样的尾巴,这个大致泡沫形状的日球层,是由比过去预期的强大得多的星际磁场、以及粒子之间的压力、日球层外部区域的磁压力(称为日鞘)的比值很高而形成的, 希腊雅典科学院的空间科学家、该研究的第一作者科斯塔斯 戴安纳斯在报告中说。

新的研究工作,结合了美国宇航局卡西尼号任务(目前正在环绕土星)的数据,以及该机构的星际边界探测器(IBEX)的观测 检测从一个地球之上的偏心轨道反弹回来的粒子。研究人员还结合了旅行者1号宇宙飞船 第一个也是唯一进入星际空间的人造物体,以及旅行者2号 即将成为第二个进入星际空间的人造物体的数据。两个宇宙飞船都已经进入日鞘 日球层外缘附近的区域,太阳风碰到星际介质时,在此区域就会减速和放缓。

研究人员发现,在卡西尼号原本为捕获被困在土星磁场中的离子的仪器,也可以用来捕获从日球层遥远的边界反弹回来的中性粒子。当离子(带电粒子)到达日球层的边缘,它们可以同外面的中性气体原子交换电荷,它们有时会作为快速中性原子飞回内部,研究人员写道 这也是IBEX以前用来调查日球层的一种机制。

天文学家观测到其他恒星系统背后像彗星一样的长尾,看起来,太阳系更有可能以相似的结构运行。但新的研究表明,太阳并不是这样运行的。从左上面看,顺着逆时针方向,这些恒星系统是猎户座、BZ凸轮和鲸鱼星座中的薴藁增二。

Credit: NASA/HST/R.Casalegno/GALEX

因为离子需要旅行很远距离,才能到达太阳系的边缘,它们需要数年才能反弹并返回。因此,在太阳11年周期中太阳风的变化要经过很长时间的延迟才能有所反应。研究者比较了反射回来的信号,发现从两端反射回来的粒子似乎只需要两到三年返回,双端都匹配了它们反映的太阳活动周期的部分。这一发现表明,日球层的鼻子和尾巴彼此距离相等。

如果日球层伸出像彗星一样的尾巴,我们认为太阳活动周期的模式会出现在中性原子测量之后, 约翰 霍普金斯大学负责旅行者号和卡西尼号任务的科学家、论文合作者之一汤姆 克里米吉斯在报告中说。但科学家们并没有发现太阳有像彗星一样很长的尾巴。

研究人员在一份报告中说,这个圆形的形状令人惊讶,因为他们已经看到其他恒星有着彗星一样的长尾。但在这种情况下,研究人员提议,也许星际磁场能够强大到足以推动太阳保持泡沫状。

旅行者1号和旅行者2号、卡西尼号任务和IBEX提供给科学界的数据,给研究离太阳十分遥远的太阳风提供了重要支撑, 旅行者号以及美国宇航局华盛顿总部IBEX项目科学家阿瑞克 波斯纳在报告中说。(波斯纳没有参与这项研究。) 随着我们继续从日球层的边缘收集数据,将会更好地理解星际边界 它能够帮助保护地球环境免受宇宙射线的伤害, 波斯纳说。

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