星际边界探索者在外太空开辟了新天地

2013年5月9日,星期四
太阳系周围的星际气体云

这张照片显示了太阳系周围最近的星际气体云, 包括本地星际云(LIC)和G云, 以及邻近恒星在银河系平面上的位置. 箭头显示了太阳相对于邻近恒星的运动. 图片由P提供.C. 弗里施,芝加哥大学

银河云和磁带. 这就是美国宇航局的星际边界探测器所探测到的虚无缥缈的东西, 或野山羊, 是在探索和发现吗.

任务, 空间科学中心的研究人员深度参与其中, 已经花了四年半的时间来拍摄我们太阳系的边缘,并从哪些恒星中取样原始的“恒星物质”, 行星, 人类是由.

The effort has resulted in remarkable and unexpected findings: our solar system appears to be moving through the Milky Way galaxy at a speed and in a direction different than previously thought; and a bright, 神秘的能量“丝带”包裹着太阳日球层的一部分——太阳日球层是一个巨大的气泡,环绕着我们的太阳系,帮助我们免受危险的星系辐射.

前者的发现对于理解我们在宇宙中所处的位置——我们从何而来——至关重要, 我们现在在哪里, 以及我们在银河系的旅程中要去哪里, 所有这些都对规模有重大影响, 结构, 以及日球层的保护性.

而这条条带——类似于20世纪50年代地球辐射带和磁层的发现——在天空中“描绘”了星际磁场的图像, 这是一种迄今为止完全未知的现象,似乎在塑造我们的日球层方面起着关键作用.

“我们真的在发现星际磁场的形状, 变形, 改变了我们的整个日光层,Nathan Schwadron说, 他是EOS IBEX科学操作中心的首席科学家. “这是有史以来第一次对日球层进行全球测量, 所以在这个意义上, 这类似于首次发现磁层的性质."

保留区域的三维图表显示为我们的日球层气泡周围的“救生圈”,以及原始的IBEX带图像. 星际磁场线在日球层周围从左上到右下. 红色箭头表示我们太阳系的运行方向.

保留区域的三维图表显示为我们的日球层气泡周围的“救生圈”,以及原始的IBEX带图像. 星际磁场线在日球层周围从左上到右下. 红色箭头表示我们太阳系的运行方向. 图片由阿德勒天文馆/IBEX团队提供.

一个包裹着日球层的谜

这条带状的最初发现不仅是完全出乎意料的,而且在天体物理学家们对这条带状是什么以及为什么是什么提出一个可行的解释之前,他们不得不困惑了三年.

事实上, 在施华德龙之前,已经有十多种理论被提出, 还有西南研究所的首席研究员戴夫·麦科马斯, 我想到了一个, 用施瓦德龙的话来说, “符合所有条件, 与所有可用的观察结果一致, 并且在缎带的实际样子方面与数学模型的结果非常吻合."

根据这个“保留理论”,“这个条带存在于一个特殊的位置,太阳风中的中性氢原子在这里穿过当地的星系磁场. 中性原子不受磁场的影响, 但当它们的电子被剥离后,它们就变成了带电离子,并开始围绕磁力线快速旋转. 这种快速旋转在磁场中产生波或振动, 带电荷的离子就会被波捕获. 这是创建丝带的过程.

随着时间的推移,该理论将面临最大的考验,因为太阳将进入太阳活动极大期,太阳风的特性也会发生变化. 因为带子是由中性的太阳风物质形成的, 假设是缎带, 太, 将会改变.

“如果理论是正确的, 在接下来的几年里,我们应该会看到它的外观发生一些实质性的变化, 特别是在丝带的纬度顺序上,Schwadron说.

欧洲航天局和美国宇航局的联合任务, 尤利西斯号绘制了太阳两极上下未知空间的地图.

欧洲航天局和美国宇航局的联合任务, 尤利西斯号绘制了太阳两极上下未知空间的地图. 图片由欧空局提供.

慢点,你走得太快了

该任务的另一个重大发现——我们的太阳系在局部星系介质中移动的速度更慢,而且移动的方向与之前由美国宇航局/欧洲航天局尤利西斯联合任务测量的方向不同——也引起了困惑. 整理这些可以帮助确定我们目前正在哪个独特的星系云中航行, 反过来, 我们在宇宙中的位置是什么.

尤利西斯号之前对星系介质的星际气体流动的测量表明,它的速度更快,方向也不同, 两者似乎都把我们的太阳系置于两个最近的星际云——本地星际云和G云之间的区域, 后者包含半人马座阿尔法星, 离我们最近的恒星有3光年远.

然而, IBEX最近的测量似乎把我们的太阳系放入了局地云中, 这似乎与天文学家通过观察银河系介质而得出的结论一致, 他们在云的前沿看到的太阳系是什么. 通过星系介质的光谱测量可以让天文学家看到那里有什么云以及它们是如何移动的.

Eberhard说Möbius, 联合国大学IBEX任务的首席科学家, “从这, 而且是在一定的可信度范围内, 你可以投射出时间路径,并确定太阳穿过的环境,其中日光层非常小或非常大-所有这些, 正如我们现在了解到的, 对太阳系的辐射环境和, 最终, 我们的星球."

有了这个宇宙路线图, 然后,科学家们可以尝试通过时间将这些点联系起来,寻找地球上生命进化的证据, 伴随着它的起伏,物种灭绝和气候变化. “这是我们在过去10到15年里研究的一个重点领域,Möbius说.

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